《水力學(xué)》(課件)講稿11a

1、第十一章 有壓管道和明槽中的非恒定流 第七章、第八章已討論了工程中常見的管道和明槽恒定流問題。工程中還常遇到在管道和明槽流動(dòng)中與時(shí)間相關(guān)的流動(dòng)問題。如水電站引水系統(tǒng)的有壓管道中，由于管道閥門突然啟閉或水輪機(jī)突然停機(jī)等原因，將引起壓力管道、水輪機(jī)蝸殼等的壓強(qiáng)和流速等水力要素隨時(shí)間的急劇變化。再如明渠或河道中，因暴雨徑流、潮汐、潰壩、閘門啟閉、水電站或水泵站的調(diào)節(jié)以及地震因素影響等，將引起明渠或河道上下游水位、流量等水力要素隨時(shí)間的變化。這些都屬于管道非恒定流和明槽非恒定流問題。本章將討論這兩種非恒定流流動(dòng)問題。 從物理實(shí)質(zhì)上講，上述管道、明槽非恒定流都屬于某種擾動(dòng)引起水流中的流速、流量、壓強(qiáng)、水

2、位等水力要素的變化，并沿管道或明槽的上下游發(fā)展的現(xiàn)象。在物理學(xué)中，把這樣的擾動(dòng)在介質(zhì)中的傳播現(xiàn)象稱為波。管道和明槽非恒定流就是這樣的一種波，波所到之處，破壞了原先的恒定流狀態(tài)，使該處水力要素發(fā)生顯著的變化。由于管道和明槽流動(dòng)特點(diǎn)不一樣，兩種波的傳播特性也不一樣。 兩種非恒定流的異同由于管道非恒定流沒有自由表面，主要表現(xiàn)為壓強(qiáng)和液體密度的變化和傳播，因此需考慮液體的可壓縮性和管壁彈性變形的影響。而明槽非恒定流有自由表面，主要表現(xiàn)為水位、流量的變化和傳播，液體的密度則視為常量。這兩種波傳播特點(diǎn)不一樣，前者是主要以彈性波的形式傳播，起主要作用的力是慣性力和彈性力；后者主要以重力波的形式傳播，起主要作

3、用的力是慣性力和重力。兩者的共同點(diǎn)在于流速和流量均隨時(shí)間而變化。 本章首先介紹這兩種非恒定流的基本概念和流動(dòng)特點(diǎn)，進(jìn)而以總流為基礎(chǔ)，推導(dǎo)適合管道、明槽非恒定流的基本方程；然后根據(jù)兩種流動(dòng)的特點(diǎn)，分別導(dǎo)出適合管道流動(dòng)的水擊基本方程組和適合明槽流動(dòng)的圣維南基本方程組，并介紹這兩種方程組的基本計(jì)算方法。 第一節(jié) 水擊現(xiàn)象當(dāng)有壓管道中的閥門等裝置快速調(diào)節(jié)時(shí)，引起管道內(nèi)流量的迅速改變，使得液體的流速驟然增加或減少，同時(shí)拌有壓強(qiáng)的劇烈波動(dòng)，并在整個(gè)管道內(nèi)傳播。這個(gè)現(xiàn)象稱為水擊(水錘)。水擊壓強(qiáng)的升高和降低，可以達(dá)到很高的程度，甚至引起管道的破裂。由于水擊的危害很大，故在管道及水輪機(jī)等工程設(shè)計(jì)中須充分考慮水

4、擊的問題。本節(jié)將研究水擊的發(fā)生、發(fā)展和消失的過程及其分類，下一節(jié)將推導(dǎo)水擊基本微分方程。 一、水擊產(chǎn)生的內(nèi)在原因 如圖所示的簡單管道系統(tǒng)，管道首部與水庫相連，末端安有一可調(diào)節(jié)流量的閥門，管長為 ，管徑 與管壁厚度 沿程不變。設(shè)初始時(shí)管道水流為恒定流，流速為 ，壓強(qiáng)為 。下面以管道閥門突然(瞬時(shí))關(guān)閉為例，分析水擊波所呈現(xiàn)的特性。 水擊特征管道末端的閥門瞬時(shí)完全關(guān)閉時(shí)：首先是與閥門緊密相連的微小段的水流速度為零，這時(shí)該微小段水流的動(dòng)量發(fā)生相應(yīng)的變化，壓強(qiáng)增大，液體受到壓縮，密度增大，管壁受壓膨脹。緊連著此微小段的另一微小段內(nèi)的液體也相應(yīng)地速度為零、壓強(qiáng) 增大和受到壓縮。并依次一段一段地以波的形式

5、向上游傳播，這個(gè)波就稱為水擊波。由于傳播的過程中最顯著的特征是液體的壓強(qiáng)變化和密度變化，也稱為彈性波。其傳播速度稱為水擊波速，以c表示。 二、閥門瞬時(shí)關(guān)閉時(shí)的水擊壓強(qiáng)(增量)閥門的關(guān)閉使液體的速度減小，引起的壓強(qiáng)增大，所產(chǎn)生的這一壓強(qiáng)增量可根據(jù)動(dòng)量定理來確定?，F(xiàn)設(shè)與閥門緊密相連的微小段的長度為 ，在 時(shí)段內(nèi)，當(dāng)此微小段的液體速度由 減少至 時(shí)，因慣性作用，壓強(qiáng)由 增大到 ，密度由 增加到 ，管道截面面積由 增大到 。 在 時(shí)段內(nèi)， 微小段液體的動(dòng)量變化為同時(shí)，外力在管軸方向的沖量為根據(jù)動(dòng)量定理 ，有并考慮 ，整理后可得或或整理為式中 表示壓強(qiáng)變化的傳播速度，即水擊波（彈性波）的傳播速度，以 表

6、示。這樣上式還可寫成式(11-1)為閥門關(guān)閉時(shí)的水擊壓強(qiáng)增量表達(dá)式。如以 同除上式兩邊，可得水柱高表示式當(dāng)閥門瞬時(shí)完全關(guān)閉時(shí)，有 ，則有或 (11-1)(11-2)關(guān)于水擊壓強(qiáng)的大小當(dāng)閥門瞬時(shí)完全關(guān)閉時(shí)，管道所受的壓強(qiáng)是很大的如管道流速 m/s，假定波速 1000 m/s，則按式(11-2)計(jì)算得 m。可見在對(duì)水電站和水泵站進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮水擊問題，否則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的后果。 三、水擊波的傳播速度從式(11-1)可見，水擊壓強(qiáng)增量與水擊波速成正比。要分析和計(jì)算水擊問題，就必須了解水擊波的波速問題。從水擊波的傳播特性來說，水擊波的波速與液體的壓縮性和管壁的彈性有關(guān)?？衫梦⑿《我后w的質(zhì)量守恒的連

7、續(xù)性條件、液體的壓縮性和管壁的彈性，推導(dǎo)水擊波速的表達(dá)式。 設(shè)水擊波在 時(shí)段內(nèi)，由閥門截面處傳播到相距 的截面處。在水擊波所經(jīng)過的截面，壓強(qiáng)由 增大到 ，密度由 增加到 ，管道截面面積由 增大到 ，速度由 減至 。在 時(shí)段內(nèi)， 微段內(nèi)的液體質(zhì)量變化量為展開上式并忽略高階微量后可得 同時(shí)，從上游截面流入和下游截面流出的質(zhì)量差為展開上式并忽略高階微量根據(jù)質(zhì)量守恒定律，兩者應(yīng)相等。也就是同一時(shí)段內(nèi)，流入和流出控制體的水體質(zhì)量差等于兩斷面間的水體質(zhì)量增量。即上游 下游(11-3)忽略二階以上的微量，整理后得將式(11-1)代入上式，并取極限，可得水擊波速 的表達(dá)式考慮液體的壓縮性，由第一章的式(1-1

8、3)有 (11-5)(11-7)(11-1)(11-8)考慮管壁的彈性如圖，設(shè)管道直徑為 ，管壁厚度為 ，管材彈性模量為 。以單位管長為例討論管內(nèi)壓強(qiáng) 將在管壁上產(chǎn)生作用力為抵抗管內(nèi)壓強(qiáng)的作用，管壁內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力 ，這個(gè)應(yīng)力乘上管壁截面面積 ，則為管壁所受的張力 。按照力的平衡法則，這個(gè)管壁所受的張力應(yīng)等于壓強(qiáng)作用在管壁上的力，即 微分得應(yīng)力與壓強(qiáng)的關(guān)系 (11-11)另外又由于壓強(qiáng)增量 的作用，使管道直徑 增加 ，管壁應(yīng)力 相應(yīng)增加 。按材料力學(xué)中應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系有 ，并考慮前述的應(yīng)力與壓強(qiáng)的關(guān)系，則將式(11-8)、(11-12)代入(11-7)，整理后可得水擊波速計(jì)算式 式中K為液體的體積

9、彈性模量，E為管壁材料的彈性模量。 (11-12)(11-13)討論當(dāng)管壁材料的彈性模量 時(shí)，即管壁為絕對(duì)剛性時(shí)，水擊波速c為最大，以 表示，即 根據(jù)物理學(xué)，波速 正是當(dāng)不考慮邊界的彈性時(shí)，彈性波在連續(xù)介質(zhì)中的傳播速度。當(dāng)壓強(qiáng)為125個(gè)大氣壓時(shí)，水溫為10， 密度為 體積彈性模量 ，可求得彈性波在水中的傳播速度 =1435 。 (11-14)另一水擊波速計(jì)算式從上式可見，水擊波速 隨管徑 增大而減小，隨管壁材料的彈性模量 和管壁厚度 的減小而減小。由于式中分母總大于1.0，所以水擊波速 總小于 ?？梢姡畵粢鸬娜魏螇簭?qiáng)的變化，將以一個(gè)很大而有限的波速傳播。水擊波速計(jì)算時(shí)可查表11-1 或 需

10、要指出的是，如果認(rèn)為水是不可壓縮的剛體，即體積彈性模量 ，由式(11-14)可得出 也就是說，不論管長s多么長，整個(gè)管道中的水流將在瞬間同時(shí)減速或停下來。這個(gè)結(jié)論顯然是錯(cuò)誤的。原因在于，由于擾動(dòng)過程極短，并與水擊波傳播到全部區(qū)域所需的時(shí)間屬于同一數(shù)量級(jí)時(shí)，就需要考慮水擊波的傳播過程，并且不能忽略水的壓縮性。 四、水擊波的傳播過程在給出了水擊波的傳播特性后，現(xiàn)在將具體討論水擊波的傳播過程。水擊波如同聲波等彈性波一樣，都有傳播、反射和疊加等現(xiàn)象。下面，將討論當(dāng)閥門瞬時(shí)完全關(guān)閉，所引起的水擊波的沿管傳播的發(fā)展過程。四個(gè)過程周期T，相長Tr ；閥門處、水庫進(jìn)口處等壓強(qiáng)變化 水擊波傳播示意圖 下表簡要總

11、結(jié)了水擊波傳播的四個(gè)階段的物理特性，有助于深化理解水擊波的傳播。 水擊波傳播的物理特性階段時(shí) 段流速變化水流方向壓強(qiáng)變化水擊波傳 播方向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)液體、管壁狀態(tài)1水庫閥門增高p閥門水庫減速增壓液體壓縮管壁膨脹2閥門水庫恢復(fù)原狀水庫閥門減速減壓恢復(fù)原狀3閥門水庫降低p閥門水庫增速減壓液體膨脹管壁收縮4水庫閥門恢復(fù)原狀水庫閥門增速增壓恢復(fù)原狀閥門處水擊壓強(qiáng)的波動(dòng)及衰減過程閥門斷面水擊壓強(qiáng)變化圖 管道中某斷面水擊壓強(qiáng)變化圖 水庫進(jìn)口斷面水擊壓強(qiáng)變化圖 實(shí)際水擊壓強(qiáng)變化圖五、閥門逐漸關(guān)閉時(shí)的水擊 相長 閥門關(guān)閉時(shí)間 直接水擊 間接水擊 系列微小水擊波傳播過程 水擊壓強(qiáng)增量沿程分布示意 六、停泵水擊的危害

12、及預(yù)防 第二節(jié) 水擊運(yùn)動(dòng)的基本微分方程一、連續(xù)性方程在一總流流動(dòng)中，沿液體流動(dòng)方向任取相距 的n-n和m-m兩斷面的微小流段，如圖所示。設(shè)n-n斷面的面積為 ，流速為 ，液體密度為 ，坐標(biāo) 的方向與液體流動(dòng)方向一致。 在 時(shí)段內(nèi)，從斷面1-1流入此流段的液體質(zhì)量為同一時(shí)段內(nèi)，從斷面2-2流出的液體質(zhì)量為流入流出此流段的液體質(zhì)量差為另一方面，此流段在 時(shí)段初瞬時(shí)液體的質(zhì)量為在 時(shí)段末瞬時(shí)液體的質(zhì)量為由此得 時(shí)段內(nèi)液體質(zhì)量的變化量為根據(jù)質(zhì)量守恒原理： 時(shí)段內(nèi)流入和流出此流段的液體質(zhì)量差應(yīng)等于同一時(shí)段內(nèi)液體質(zhì)量的變化量即也就是 整理得此式為一維非恒定流連續(xù)性微分方程。此方程既適用于有壓管道非恒定流

13、，也適用于明槽非恒定流。式中Q為水流流量(11-18)或在發(fā)生水擊情況下，動(dòng)水壓強(qiáng)p，斷面平均流速v，液體密度 以及斷面面積A均為坐標(biāo)s和時(shí)間t的函數(shù)。將式(11-18)展開，各項(xiàng)同除以 得以及全微分形式(11-18)上式第一項(xiàng)和第二項(xiàng)之和為 ，第三項(xiàng)和第四項(xiàng)之和為 ，故上式可寫成 此式為管道非恒定流連續(xù)性方程的一般形式。意義：第一項(xiàng)表示由管壁彈性及壓力變化所引起的過水?dāng)嗝婷娣e的變化，第二項(xiàng)表示液體的可壓縮性引起液體密度的變化。下面將對(duì)此式中第一、二項(xiàng)進(jìn)行變形整理。 (11-19) 關(guān)于第一項(xiàng)由于可改寫 第二項(xiàng)由于 可改寫將式(11-20)和式(11-21)改寫式代入式(11-19) (11-

14、21)(11-20)(11-12)得整理引入波速表達(dá)式(11-13)，上式可整理為(11-19)(11-20)(11-21)(11-22)(11-23)(11-13)或二、運(yùn)動(dòng)方程在總流中取長為 的微小流段作為控制體，坐標(biāo)軸的方向與液體流動(dòng)方向一致，如圖所示。其中總流流速為 ，密度為 ，濕周為 ，斷面n-n和斷面m-m的壓強(qiáng)(形心)分別為 和 面積分別為 和 ，側(cè)壁表面平均切應(yīng)力為 ，坐標(biāo)軸 與水 平面的角夾為 ?，F(xiàn)根據(jù)牛頓第二定律 建立運(yùn)動(dòng)方程。s方向 首先，考慮作用于控制體的所有外力沿坐標(biāo)軸 方向的分力有1) 斷面1和斷面2的動(dòng)水壓力2) 重力3) 側(cè)壁面上的阻力式中 ， 為水力半徑， 為

15、水力坡度，見式(5-7)。 其次，由于流速 是坐標(biāo) 和時(shí)間 的函數(shù)，則液體沿 方向的加速度為控制體內(nèi)的液體的質(zhì)量為 。根據(jù)牛頓第二定律，有 ，即對(duì)上式等號(hào)兩邊同除 ，并整理得上式為非定常流運(yùn)動(dòng)方程的一般形式，它適用于有壓管道和明槽非定常流。(11-25*)討論1) 此式反映了作用在微小流段 上的所有作用力即重力、壓力、慣性力及阻力的平衡關(guān)系。2) 非定常流條件下能量特性將式(11-25)進(jìn)行整理將上式等號(hào)兩邊同乘 ，對(duì)同一時(shí)刻 ，在斷面n和斷面m之間沿流向積分，其中流速 已是平均流速含義，可得一元非定常總流的能量方程式中 為微小流段 上的單位重量液體機(jī)械能的損失值； 為微小流段 上單位重量液體

16、所具有的慣性能。關(guān)于慣性能 特性 也稱為單位慣性能或慣性水頭 慣性能是具有一定質(zhì)量的液體，流經(jīng)微小流段 時(shí)，該流段各處的流速隨時(shí)間的變化所引起的，也可以說是水流的當(dāng)?shù)丶铀俣然蛘呤撬鞯姆嵌ǔＫ鸬摹?值可正可負(fù)，當(dāng) ，即流速隨時(shí)間增加時(shí)， 0，表明為提高該流段的整個(gè)液體的流速，需克服這段液體的慣性，而從其原有機(jī)械能中轉(zhuǎn)移的一部分能量；當(dāng) ，即流速隨時(shí)間減小時(shí)， 0，表明水流將釋放出相應(yīng)的慣性能，轉(zhuǎn)化為水流的其他能量。在流動(dòng)中， 為水流本身所蘊(yùn)藏，繼續(xù)參與水流機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，在此意義上，慣性能 也是機(jī)械能的一部分。而水頭損失 與 不同，水流始終要克服阻力而消耗機(jī)械能， 轉(zhuǎn)化為熱能耗散了 3) 總

17、的來說，非定常流的總機(jī)械能由四個(gè)部分組成，即位置勢能、壓強(qiáng)勢能、動(dòng)能和慣性能。 三、水擊微分方程組引入式(5-7)、(5-17)(11-23)(11-23)(11-25)(11-25*)引入測壓管水頭H，將壓強(qiáng)p用H表示由于 以及 或有由于水頭 H 隨 s 或 t 的變化遠(yuǎn)大于密度 隨 s 或 t 的變化，故可將 近似視為常數(shù)。因?yàn)楣艿朗庆o止的，則 ，同時(shí)有 ， 為管軸與水平面的夾角則上式可寫成 將上式代入式(11-23)，得以水頭H表示的方程即如果考慮 ，則上式中 可忽略，則有 另外如果考慮 ，可得簡化方程上述三式為水頭H表示的管道非恒定流連續(xù)性方程后兩式為逐步簡化方程 (11-23)(11

18、-28)(11-26)對(duì)于一般形式的非恒定流運(yùn)動(dòng)方程，引入壓強(qiáng)與水頭的關(guān)系式和水力坡度關(guān)系式(管道)，代入上式，有管道非恒定流運(yùn)動(dòng)方程,水擊運(yùn)動(dòng)方程 或忽略水流阻力，并且 時(shí)，可化簡為 (11-25*)改寫(11-27)(11-29)總的來說，考慮阻力時(shí)管道非定常流基本方程組為連續(xù)性方程運(yùn)動(dòng)方程當(dāng)不考慮阻力損失時(shí)，同時(shí)忽略 、 與 時(shí)，水擊基本微分方程組可簡化為此式為不計(jì)阻力的水擊簡化方程組。 (11-26)(11-27)(11-28)(11-29)對(duì)于需考慮阻力時(shí)管道非定常流基本方程組連續(xù)性方程運(yùn)動(dòng)方程此方程組為一階擬線形雙曲型偏微分方程組，包含兩個(gè)自變量 和兩個(gè)因變量 。由于方程的復(fù)雜性，

19、一般情況下得不到積分解，可以借助于特征線方法等計(jì)算方法用計(jì)算機(jī)編程計(jì)算得到數(shù)值解。本章第三節(jié)將作詳細(xì)介紹。 (11-26)(11-27)對(duì)于的水擊簡化方程組老教材第十章第四節(jié)詳細(xì)討論應(yīng)用水擊簡化方程組式(11-28)、(11-29) ，進(jìn)行水擊壓強(qiáng)等參數(shù)的求解問題。即水擊簡化方程的解析法。 (11-28)(11-29)第三節(jié) 水擊方程的特征差分解 水擊問題的計(jì)算方法通常有解析法、圖解法和結(jié)合電子計(jì)算機(jī)求解的特征線法等。解析法假設(shè)閥門直線啟閉，不計(jì)阻力，在簡單邊界條件，直接求解簡化方程，以公式的形式給出計(jì)算結(jié)果。圖解法可以適應(yīng)較復(fù)雜的邊界條體，有著明晰的物理圖像，便于驗(yàn)證。但在相數(shù)較多、計(jì)及阻力

20、時(shí)，用起來也非常麻煩，且因作圖比例所限，有時(shí)也不夠準(zhǔn)確。運(yùn)用特征差分法結(jié)合電子計(jì)算機(jī)的求解方法，理論基礎(chǔ)嚴(yán)謹(jǐn)，可以考慮多方面的因素，計(jì)算速度快。這種方法已逐漸取代解析法和圖解法，成為水擊計(jì)算和管道設(shè)計(jì)的主要方法。本書主要介紹求解水擊方程的特征線法。 第四節(jié) 明槽非恒定流特性及分類 河道、渠道中過水?dāng)嗝嫔系牧髁縌、平均流速v以及水位z等水力要素隨時(shí)間t不斷變化的流動(dòng)稱為明槽非恒定流。水利工程中常見的明槽非恒定流 河流中洪水波的運(yùn)行； 渠道中由于閘門開啟或關(guān)閉引起的波動(dòng)； 水電站運(yùn)行過程中由于流量調(diào)節(jié)而引起河道上、下游水流的波動(dòng)； 潰壩后潰壩波的傳播； 船閘的充水和放水； 暴雨期城市排水系統(tǒng)中的流

21、動(dòng)等。研究河渠中非恒定流流動(dòng)規(guī)律及其計(jì)算方法，對(duì)于洪水預(yù)報(bào)、水庫調(diào)度、電站建設(shè)、水利設(shè)施、河口航道整治等等有著重要的實(shí)際意義。 一、明槽非恒定流的主要特性1.非恒定、非均勻流動(dòng)：過水?dāng)嗝嫔系乃σ丶仁菚r(shí)間t的函數(shù)又是流程s的函數(shù)，明槽非恒定流必然是非均勻流動(dòng)。2.波動(dòng)現(xiàn)象：明槽非恒定流是一種具有自由液面的波動(dòng)現(xiàn)象。該流動(dòng)屬于重力波范疇，其主要作用力是重力、摩擦阻力和慣性力。 運(yùn)行波：明槽非恒定流是河渠中某處因某種原因發(fā)生水位漲落，同時(shí)流量增、減形成的一種向上、下游傳播的波。水流質(zhì)點(diǎn)隨著波動(dòng)而移動(dòng)，故有流量和質(zhì)量的傳遞，這種波動(dòng)叫做運(yùn)行波(移動(dòng)波、位移波)。 運(yùn)行波傳遞到某斷面就會(huì)引起該斷面的

22、流量及水位發(fā)生改變。波傳到之處，水面高出或低于原水面的空間稱為波體。波體的前鋒稱為波鋒(波前、波額)，如圖所示。波鋒頂點(diǎn)至原水面的高度稱為波高。波鋒推進(jìn)的速度c稱為波速。 3.淺水波、長波：明槽非恒定流的波動(dòng)為淺水波或長波。當(dāng)水流水深h與波長L之比小于1/20，則整個(gè)水體都能被波動(dòng)所干擾，這種情況下的水波稱為淺水波或長波。如圖許多河渠非恒定流一般都屬于淺水長波。 4. 水位、流量關(guān)系曲線：明槽非恒定流中過水?dāng)嗝娴乃?、流量關(guān)系曲線呈繩套形曲線。明槽恒定均勻流時(shí)，過水?dāng)嗝嫔系乃?、流量關(guān)系為一單值函數(shù)，即一個(gè)水位只對(duì)應(yīng)一個(gè)流量。如圖示中的虛線明槽恒定非均勻流時(shí)，渠道中水 面線受上下游控制斷面水位

23、的 影響而發(fā)生變化，過水?dāng)嗝嫔?的水位、流量關(guān)系不再是單值 函數(shù)，即一個(gè)流量可能對(duì)應(yīng)不 同的水位，或一個(gè)水位可能對(duì) 應(yīng)不同的流量。在明槽非恒定流時(shí)，水位、流量關(guān)系呈繩套形曲線(如圖a)或更復(fù)雜的曲線(如圖b)。同一水位可以對(duì)應(yīng)不同的流量，同一流量也可以出現(xiàn)不同的水位。形成繩套形曲線的原因比較復(fù)雜，既有水力學(xué)因素也有河床變形因素。水力學(xué)因素對(duì)于河床沖淤變形強(qiáng)度不大的河渠，漲水時(shí)一般上游先漲水，使水面坡度變陡；落水時(shí)則一般上游先退水，使水面坡度變緩。與恒定流相比，出現(xiàn)了附加水面坡度。漲水過程中，附加水面坡度為正， 流量比恒定流時(shí)為大；落水過程中，附加水面坡度為負(fù)， 流量比恒定流時(shí)為小。從而形成了逆時(shí)針方向的繩套形曲線。從繩套形曲線圖上可見，對(duì)于同一水位，漲水期流量大于落水期流量。 河床變形因素對(duì)于河床沖淤變形強(qiáng)度大的河渠，由于洪水沖刷和挾帶的泥沙淤積的綜合影響，呈現(xiàn)著兩種現(xiàn)象。漲沖強(qiáng)落淤弱，一種漲水時(shí)的沖刷比落水時(shí)的淤積更嚴(yán)重的情況。這時(shí)，由于洪水上漲時(shí)期河床被沖 刷加深，使得洪峰過后落水期通 過的同一流量，所需要的水位小 于漲水期的水位，則形成順時(shí)針 方向