明渠恒定均勻流

1、第六章 明渠恒定均勻流明渠水流：當(dāng)液體通過(guò)渠槽而流動(dòng)時(shí)，形成與大氣相接觸的自由表面。為無(wú)壓流。分為恒定流與非恒定流，分為均勻流與非均勻流。取一段明渠均勻流，則：，表明均勻流中阻力與重力分力相平衡。非均勻流中不平衡。6-1 明渠的類型及其對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的影響一、 明渠的橫斷面梯形、矩形、圓形等斷面。邊坡系數(shù)：,即水平長(zhǎng)度與垂直長(zhǎng)度的比值。m與土的種類或護(hù)面情況而定。梯形斷面的水力要素：水面寬度；過(guò)水面積；寬深比；濕周；水力半徑；平均水深。矩形斷面m=0，是梯形斷面的特例。棱柱體渠道：斷面形狀、尺寸及底坡沿程不變，同時(shí)又無(wú)彎曲的渠道。非棱柱體渠道：斷面形狀、尺寸或底坡改變的渠道。二、明渠的底坡底坡：明

2、渠渠底縱向傾斜程度。用i表示，。順坡：i>0; 平坡：i=0；逆坡：i<0。只有在順坡渠道中，重力才可能與阻力相平衡，才能形成均勻流。6-2 明渠均勻流的特性及其產(chǎn)生條件一、 明渠均勻流的特性由于明渠均勻流的流線是相互平行的直線，從而有下列特性：1過(guò)水?dāng)嗝娴男螤?、尺寸及水深沿程不變?.過(guò)水?dāng)嗝娴牧魉俜植?、斷面平均流速沿程不變，?dòng)能修正系數(shù)及流速水頭也沿程不變；3.總水頭線、水面線及底坡線相互平行，即。注意：水深的量取應(yīng)垂直于底坡。當(dāng)?shù)灼螺^小時(shí)，水深可用鉛垂方向的值代替；渠道長(zhǎng)度也可用水平方向的投影長(zhǎng)度代替。二、明渠均勻流產(chǎn)生的條件1恒定流；2.流量沿程不變；3.長(zhǎng)而直的棱柱體順坡

3、明渠；4.渠道中無(wú)局部干擾。一般來(lái)說(shuō)大多數(shù)渠道中的水流都是非均勻流。 6-3 明渠均勻流的計(jì)算公式及有關(guān)說(shuō)明一、明渠均勻流的計(jì)算公式連續(xù)方程：；謝才公式：，則：式中，為流量模數(shù)，反映明渠斷面形狀、尺寸和粗糙程度對(duì)過(guò)水能力的影響。正確選擇粗糙系數(shù)是使用均勻流公式的關(guān)鍵。二、水力最佳斷面及允許流速（一）水力最佳斷面水力最佳斷面：流量一定時(shí)面積最小，或面積一定時(shí)流量最大。根據(jù)均勻流公式：，水力最佳斷面對(duì)應(yīng)于濕周最小或水力半徑最大的斷面。半圓形是水力最佳斷面。梯形斷面：A=常數(shù)；=最小值。即：；消去db/dh后，得：，僅與邊坡系數(shù)m有關(guān)。從而：-即梯形水力最佳斷面的水力半徑是水深的一半。矩形斷面m=0,則：，即：，。矩形或梯形水力最佳斷面實(shí)際上是半圓的外切多邊形斷面。注意：水力最佳斷面不是最經(jīng)濟(jì)的斷面。（二）允許流速1渠道中流速應(yīng)小于不沖允許流速；2. 渠道中流速應(yīng)大于不淤允許流速。 6-4 渠道水力計(jì)算類型梯形渠道，六個(gè)變量，其中m,n由渠道護(hù)面材料決定，不需計(jì)算。其它四個(gè)變量，只要已知其中任三個(gè)即可求另外一個(gè)。 已知b,m,h,n,及i，求Q-直接計(jì)算。 已知b,m,h,n,及Q，求i-直接計(jì)算。 已知b,m,Q,n,及i，求h-試算或圖解（Q是h的增函數(shù)）。 由值，從附圖II查h/b,得h。 已知h,m,Q,n,及i，求b-試算或圖解（Q是b的增函數(shù)）。