第8章 明渠中恒定均匀流

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1、第8章明渠中的恒定均匀流8.1知识要点8.1.1明渠均匀流的特点及产生的条件明渠均匀流的特点：1）过水断面的形状、尺寸及水深沿程不变，过水断面上的流速分布、断面平均流速沿程不变；2）流线为一组与渠底平行的直线，总水头线与水面线平行，水面坡度（即测压管水头线坡度）、水力坡度（即总水头线坡度）和底坡都相等，即；3）作用在水流上的重力在水流方向上的分量与渠床壁面上的摩擦阻力相等，即；4）沿程水头损失等于渠底高程的降低，即。明渠均匀流产生的条件：1）明渠水流必须是恒定流，流量沿程保持不变；2）必须是底坡不变的正坡明渠，即；3）渠道必须是长直的棱柱体明渠，明渠表面的粗

2、糙程度沿程不变；4）明渠中没有任何阻碍水流运动的建筑物（障碍物）。8.1.2明渠均匀流计算的基本公式在明渠均匀流中，水力坡降等于渠底纵坡，水深为正常水深，相应的过水断面面积为，水力半径为，则明渠均匀流的流量公式为（8.1）或（8.2）均匀流公式中的谢才系数通常用曼宁公式或巴甫洛夫公式计算。曼宁公式为（8.3）巴甫洛夫公式为（8.4）式中当量粗糙度与粗糙系数n以及水力半径R0的关系为（8.5）斯处克勒的粗糙系数和当量粗糙度的计算公式为（8.6）粗糙系数n或当量粗糙度是影响明渠均匀流流量的主要因素，正确选择粗糙系数n或当量粗糙度是明渠均匀流计算中的一个关键问题。

3、在初步计算时，粗糙系数n可按表8-1和表8-2选取。表8-1各种材料明渠的粗糙系数n值明渠断面材料情况及描述表面粗糙情况较好中等较差1.土渠清洁、形状正常不通畅、并有杂草曲线略有弯曲，有杂草挖泥机挖成的土渠砂砾渠道细砾石渠道土底、石砌坡的岸渠不光滑的石底、有杂草的土坡渠0.0200.0270.0250.02750.0250.0270.0300.0300.02250.0300.0300.0300.0270.0300.0330.0350.0250.0350.0330.0330.0300.0330.0350.04032.石渠清洁的、形状正常的凿石渠粗糙的断面不规则

4、的凿石渠光滑而均匀的石渠精细开凿的石渠0.0300.0400.0250.0330.0450.0350.02~0.0250.0350.0403.各种材料护面的渠道三合土（石灰、沙、煤灰）护面浆砌石护面条石砌面浆砌块石砌面干砌块石护面0.0140.0120.0130.0170.0230.0160.0150.0150.02250.0320.0170.0170.0300.0354.混凝土渠道抹灰的混凝土或钢筋混凝土护面无抹灰的混凝土或钢筋混凝土护面喷浆护面0.0110.0130.0160.0120.014~0.0150.0180.0130.0170.0215.木质渠

5、道抛光木板未抛光的板0.0120.0130.0130.0140.0140.015注：此表来自许荫椿、胡德保、薛朝阳主编的《水力学》（第三版）科学出版社，1990年8月.表8-2天然河道的粗糙系数n值河道类型及情况最小值正常值最大值一、小河（洪水位的水面宽度小于30米）1.平原河流（1）清洁、顺直、无浅滩深潭（2）石块多、杂草多（3）清洁、弯曲、有浅滩深潭（4）有石块杂草（5）水深较浅，河底坡度多变、平面上回流区较多（6）同（4）但石块多（7）多杂草、有深潭、流动缓慢的河段（8）多杂草的河段、深潭多或林木滩地上的过洪2.山区河流（河滩无草树、河岸较陡、岸坡树丛

6、过洪时淹没）（1）河底为砾石、卵石、间有孤石（2）河底为砾石和大孤石0.0250.0300.0330.0350.0400.0450.0500.0750.0300.0400.0300.0350.0400.0450.0480.0500.0700.1000.0400.0500.0320.0400.0450.0500.0550.0600.0800.1500.0500.070二、大河（洪水位的水面宽度大于30米）相应与上述小河的各种情况，由于河岸阻力相对较小，n值略小。1.断面规则整齐、无孤石或丛木2.断面不规则整齐、床面粗糙0.0250.0350.0600.100三

7、、洪水时期滩地漫流1.草地、无树丛（1）短草（2）长草2.耕地（1）未熟庄稼（2）已熟成行庄稼（3）已熟密植庄稼3.矮树丛（1）稀疏、多杂草（2）不密、夏季情况（3）茂密、夏季情况4.树木（1）平整田地、干树无枝（2）干树多新枝（3）密林、树下植物多、洪水位在枝下（4）洪水位淹没树枝0.0250.0300.0200.0250.0300.0350.0400.0700.0300.0500.0800.1000.0300.0350.0300.0350.0400.0500.0600.1000.0400.0600.1000.1200.0350.0500.0400.045

8、0.0500.0700.0800.1000.0500