5 明渠恒定均匀流

《5 明渠恒定均匀流》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、55明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流明渠水流或无压流定义11、定义：具有自由表面的流动水流，流动的主水道、定义：具有自由表面的流动水流，流动的主水道叫明渠，有天然、人工修筑之分。叫明渠，有天然、人工修筑之分。22、特点：水面上各点压强为、特点：水面上各点压强为ppa；；1明渠水流在水利工程中或是在自然界都是常见的，明渠水流在水利工程中或是在自然界都是常见的，例如：水电站引水渠、灌溉渠、排水渠、运河、无压隧例如：水电站引水渠、灌溉渠、排水渠、运河、无压隧洞和下水道等人工渠道中的水流以及天然河道中的水流洞和下水道等人工渠道中的水流以及天然河道中的水流均为明渠水流。

2、均为明渠水流。当明渠水流的水力要素不随时间而变时，称为当明渠水流的水力要素不随时间而变时，称为明渠明渠恒定流恒定流，否则称为，否则称为明渠非恒定流明渠非恒定流。。当明渠水流过水断面的平均流速及水深均沿程不变当明渠水流过水断面的平均流速及水深均沿程不变，或更严格地讲，当渠中水流的流线为一簇相互平行的，或更严格地讲，当渠中水流的流线为一簇相互平行的直线时，称为直线时，称为明渠均匀流明渠均匀流。否则，称为。否则，称为明渠非均匀流。明渠非均匀流。从力学的观点看，明渠均匀流动是一种直线等速运动。从力学的观点看，明渠均匀流动是一种直线等速运动。2【本章内容】¾11、了

3、解明槽水流的分类和特征，了解棱柱体渠道的概念，掌握、了解明槽水流的分类和特征，了解棱柱体渠道的概念，掌握明槽底坡的概念和梯形断面明渠的几何特征和水力要素。明槽底坡的概念和梯形断面明渠的几何特征和水力要素。¾22、了解明槽均匀流的特点和形成条件，熟练掌握明槽均匀流公、了解明槽均匀流的特点和形成条件，熟练掌握明槽均匀流公式，并能应用它来进行明渠均匀流水力计算。式，并能应用它来进行明渠均匀流水力计算。¾33、理解水力最佳断面和允许流速的概念，掌握水力最佳断面的、理解水力最佳断面和允许流速的概念，掌握水力最佳断面的条件和允许流速的确定方法，学会正确选择明渠的糙率条

4、件和允许流速的确定方法，学会正确选择明渠的糙率nn值。值。¾44、掌握明槽均匀流水力设计的类型和计算方法，能进行过流能、掌握明槽均匀流水力设计的类型和计算方法，能进行过流能力和正常水深的计算，能设计渠道的断面尺寸。力和正常水深的计算，能设计渠道的断面尺寸。3力的平衡条件：FG+sinθ−−=FF0PP12f因FP1=FP2则有Gsinθ=Ff。上式表明明渠均匀流中摩阻力F与水流重力在流动方向f的分力相平衡。45.1明渠的类型及其对水流运动的影响明渠的断面形状、尺寸（横向因素）以及底坡（纵向因明渠的断面形状、尺寸（横向因素）以及底坡（纵向因素）等对水流的状态

5、有重要影响，分别阐述：素）等对水流的状态有重要影响，分别阐述：5.1.15.1.1明渠的横断面明渠的横断面常见的人工明渠横断面常见的人工明渠横断面有梯形、矩形和圆形。有梯形、矩形和圆形。边坡系数边坡系数mm：反映渠道：反映渠道两侧倾斜程度。两侧倾斜程度。A水力半径：水力半径：R=，，χAA：断面面积：断面面积χχ：湿周：湿周通过以上概念可描述过5水断面水力要素梯形渠道过水断面的诸水力要素：梯形渠道过水断面的诸水力要素：6常见的过水断面的水力要素常见的过水断面的水力要素常见的过水断面的水力要素常见的过水断面的水力要素按照断面形状、尺寸、底坡沿流程是否变化，分

6、为：1.1.断面形状、尺寸及底坡沿程不变，同时又无弯曲的渠道，称为棱柱体渠道。2.2.断面形状、尺寸或者底坡沿程改变的渠道称为非棱柱体非棱柱体渠道。渠道。95.1.2明渠的底坡明渠渠底纵向倾斜的程明渠渠底纵向倾斜的程度称为度称为底坡底坡。以符号。以符号ii表表示，等于渠底线与水平示，等于渠底线与水平线夹角线夹角θθ的正弦的正弦i=sini=sinθθ(a)正坡明渠(b)平坡明渠只有在顺坡明渠（正坡只有在顺坡明渠（正坡明渠）中才有可能产生明渠）中才有可能产生均匀流。均匀流。(c)逆坡明渠105.2明渠均匀流的特性及其产生条件5.2.1明渠均匀流的特性1．过水

7、断面的形状、尺寸及水深沿程不变。2．过水断面上的流速分布、断面平均流速沿程不变；因而水流的动能修正系数及流速水头也沿程不变。3．总水头线、水面线及底坡线三者相互平行，即J=J=i。z5.2.2明渠均匀流产生的条件1．水流应为恒定流。2．流量应沿程不变，即无支流的汇入或分出。3．渠道必须是长而直的棱柱体顺坡明渠，粗糙系数沿程不变。4．渠道中无闸、坝或跌水等建筑物的局部干扰。125.3明渠均匀流的计算公式明渠均匀流流量公式Q=ACRiQ=Ki式中C为谢才系数，可用曼宁公式计算1116单位为()m2/sC=RnK=ACR为流量模数，单位为（m3/s），它综合反映

8、明渠断面形状、尺寸和粗糙程度对过水能力的影响。135.4水力最佳断