水利明渠均勻流施工設(shè)計重點

Word版本，下載可自由編輯水利明渠均勻流施工設(shè)計重點水利工程是利國利民的基礎(chǔ)設(shè)施，為人們的日常生活提供了極大的方便。明渠的恒定流指的是明渠水流不會隨時光變化而發(fā)生變化，在明渠的恒定流當中，水流的流線假定是一條直線的話，并且水深以及明渠斷面水流速也不發(fā)生變化時也就明渠恒定勻稱流，本文對明渠勻稱流施工設(shè)計舉行重點介紹，以便為水利工程的施工提供一定的指導(dǎo)意義。

1、明渠縱橫斷面的變化分析

明渠橫斷面的外形普通都展現(xiàn)為對稱的幾何外形，明渠外形在施工中大多都是矩形、圓形以及梯形等外形，同樣還有不規(guī)章外形的明渠，大多都是自然?的河渠，如下圖所示：

梯形斷面的明渠；圓形斷面的明渠；自然?明渠。

水利工程中的排水管正常狀態(tài)下都是非滿流的，這也使得水渠中污廢水含有些有毒氣體等能夠利用正常的渠道排送出去，通常情況下，排洪溝及雨水溝設(shè)計都是挑選梯形或是矩形的外形。假如明渠的地基為土質(zhì)地基時，斷面挑選為梯形，明渠兩側(cè)傾斜度挑選為m，當渠道的水深每增大1m，則梯形的寬度隨系數(shù)的增大而增強，邊坡系數(shù)則是按照地基土質(zhì)的狀況以及護面確定的。如下表所示。

矩形斷面普通都是采納條石砌筑的，通?；炷撩髑嗝嬉蔡暨x矩形。因為地形及地質(zhì)條件的影響，同一條的明渠在經(jīng)過不同的地質(zhì)環(huán)境下，明渠的斷面尺寸、外形等都是不同的。這也將其分為棱柱體及分棱柱體兩種渠道，前者的斷面尺寸、外形等都是相同的，并且渠道物彎曲；后者則是按照渠道的轉(zhuǎn)變明渠的斷面尺寸及外形等隨之發(fā)生轉(zhuǎn)變。

因為非棱柱體渠道的斷面尺寸及外形等都發(fā)生轉(zhuǎn)變，也使得水流的流線不是直線，所以水流也不是勻稱流淌，因此，惟獨棱柱體明渠才是勻稱流的渠道。

2、明渠底坡

明渠底坡即渠底縱向傾斜角度，分為順坡、平坡以及逆坡等三種。明渠底部高程逐漸降低為順坡，當渠底沒有坡度時為平坡，當渠底高程逐漸增強時為逆坡明渠，惟獨渠底為順坡時才干夠產(chǎn)生勻稱的水體流淌。

3、明渠勻稱流形成的基本條件分析

3.1、明渠勻稱流特性

明渠水體的過水斷面尺寸、外形以及水深處于不變的狀態(tài)；明渠水體的流淌速度以及斷面平均流速始終處于勻速狀態(tài)，這也使得水流的流速沿程都不會發(fā)生變化，包括水流的修正系數(shù)。

3.2、勻稱流條件

明渠中水流必需為恒定流，假如水體的流淌為非恒定流，必定會在明渠中產(chǎn)生波浪，造成水體的流線產(chǎn)生彎折，不能形成平行直線。明渠中的水流量沿線不會發(fā)生變化，也就是明渠沒有支流的分出及匯入。渠道的橫斷面外形必需挑選為規(guī)章的棱柱形順坡明渠，滿足這兩個條件才可能是勻稱流的明渠。明渠渠側(cè)壁及底板粗糙系數(shù)囫圇不會發(fā)生變化。明渠的橫斷面尺寸及外形沿線沒有變化。明渠渠道在沿線沒有閘門、水壩等構(gòu)筑物，避開對水流造成影響。

明渠勻稱流明顯在實際操作中是存在無數(shù)困難的，無數(shù)條件并不能達到抱負狀態(tài)，但是我們在棱柱體順坡的明渠渠道中水流狀態(tài)假如流量在沿線不發(fā)生變化時，同時渠道長度達到一定條件，渠道進出口以及距離構(gòu)筑物一定長度的渠道中，水體流淌我們可以視為勻稱流。如圖所示：

渠道中的勻稱流劃分

在水利工程中，普通都將上圖所示區(qū)域視為勻稱流。對于自然?河道來說，因為渠道斷面尺寸、粗糙系數(shù)以及坡度等都會隨渠道的延長而發(fā)生轉(zhuǎn)變，普通都沒有勻稱流。當河流比較順直并且整齊時，并且其他條件也近似時，我們也將這種自然?河道視為勻稱流。

4、水躍與水跌現(xiàn)象

4.1、水躍

水躍屬于水利工程中的一種水力現(xiàn)象，指的是水流從渠道中的構(gòu)筑物當中急速留下的一種現(xiàn)象。利用尾門控制下游水深度，將水流速度變緩慢，這個水流速度從急到緩的過程也就形成了水躍現(xiàn)象。水躍現(xiàn)象的過程也是渠道中水深以臨界水深為界限從小變大的一個過程，渠道中的水面從較低的高度急速變化為較高的高度的一個現(xiàn)象。我們利用大量的試驗?zāi)軌虬l(fā)覺，水躍現(xiàn)象中躍前的水能在水躍后能夠降低一半以上，并且水躍的深度越大，水流中能量損失也就越大。正由于水躍現(xiàn)象存在兩個水深，我們將兩個水深舉行一一對應(yīng)，稱之為共軛水深。兩個水深的高差也就是水躍高度，水躍水力計算需要計算兩個值，一個是水躍深度，另一個則是水躍的長度。

水躍區(qū)域中的水體流淌十分紊亂，這也使得水力計算不能利用正常的方程式來舉行能量的計算以及水能損失的大小。水躍現(xiàn)象中水深度與水躍前后變化關(guān)系比較大，并且同水流速有很大的關(guān)系，水躍前與水躍后的壓力差是不同的，并且水流能量的下降也使得水體流淌速度降低，因此，我們可以采納動量方程來舉行水力計算。

4.2、水跌

水跌現(xiàn)象屬于水力現(xiàn)象的另外一種，它與水跌現(xiàn)象去截然不同的。我們可以利用一個試驗來舉行分析，當渠道中的水流過坎后會發(fā)生自由落體運動，水體受到的重力影響要比阻力大的多，這也會使得跌坎上游的水急劇下降，同時水流以臨界流的狀態(tài)迅速利用突變段，水流速也從緩慢的狀態(tài)快速轉(zhuǎn)化為急速，形成了水跌現(xiàn)象。

水跌現(xiàn)象使得明渠中的水流速從緩慢轉(zhuǎn)化為急速，水深度變化為以臨界水深為界限從大道小的一個過程，水面從急劇到平緩的下落狀態(tài)也就是水跌現(xiàn)象。按照突變處給定的流量大小，能夠繪出水跌曲線圖。水跌現(xiàn)象中，跌坎的水深因為受到重力作用的影響，最低只能達到臨界水深，因此，在跌坎部位的水流斷面比為最小值，也證實跌看的極限水深度為臨界水深。

水跌的水力計算是從漸變流的基礎(chǔ)中