水力学-第5章 明渠恒定均匀流.ppt

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1、第五章明渠恒定均匀流5.5明渠均匀流的水力计算对于梯形渠道，各水力要素间存在着下列函数关系:一、已知渠道的断面尺寸b、m、h及底坡i、粗糙系数n，求通过的流量（或流速）。二、已知渠道的设计流量Q、底坡i、底宽b、边坡系数m和粗糙系数n，求水深h。三、已知渠道的设计流量Q、底坡i、水深h、边坡系数m及粗糙系数n，求渠道底宽b。四、已知渠道的设计流量Q，水深h、底宽b、粗糙系数n及边坡系数m，求底坡i。五、已知流量Q、流速v、底坡i、粗糙系数n和边坡系数m，要求设计渠道断面尺寸。主要有下列几种类型：例5.2某电

2、站引水渠，在粘土中开凿，未加护面，渠线略有弯曲，在使用过程中，岸坡已滋生杂草。今测得下列数据：断面为梯形，边坡系数m为1.5，底宽b为34m，底坡i为，渠底至堤顶高差为3.2m（见图）。（1）电站引用流量Q为67m3/s。今因工业发展需要，要求渠道供给工业用水，试计算渠道在保证超高为0.5m的条件下，除电站引用流量外，尚能供给工业用水若干？并校核此时渠中是否发生冲刷。（2）与电站最小水头所相应的渠中水深h为1.5m，试计算此时渠中通过的流量为多少？在此条件下渠道是否发生淤积（已知不淤流速为0.5m/s）。（

3、3）为便于运行管理，要求绘制该渠道的水深－流量关系曲线，（在第（1）项和第（2）项要求的流量间绘制）。解:(1)求保证超高0.5m时的流量，并校核冲刷。当超高为0.5m时，渠中水深h=(3.2－0.5)m=2.7m，此时的断面水力要素为:查表可知，对渠线弯曲并已滋生杂草的土n=0.03由表查得，渠道土质为粘土时为不冲流速0.85m/s，当R为2.35m时在保证电站引用流量条件下，渠道能供给工业用水量为:故在此条件下，渠道不会发生冲刷。（2）计算h为1.5m时，渠道通过的流量并校核淤积。计算h=1.5m时的断

4、面水力要素：故渠道在h=1.5m时，不会发生淤积。（3）绘制h=(1.5～2.7)m间水深～流量曲线。根据上表可绘出h~Q曲线（见图）例5.3某电站引水渠，通过沙壤土地段，决定采用梯形断面，并用浆砌块石衬砌，以减少渗漏损失和加强渠道耐冲能力；取边坡系数m为1；根据天然地形，为使挖、填方量最少，选用底坡i为1/800，底宽b为6m，设计流量Q为70m3/s。试计算渠堤高度（要求超高0.5m）。2、已知渠道的Q，i，b，m，n，求水深h。解：（1）试算～图解法可假设一系列h值，代入上式计算相应的Q值，并绘成h~

5、Q曲线，然后根据已知流量，在曲线上即可查出要求的h值。设h=2.5，3.0，3.5，4.0m，计算相应的A，，R，C及Q值如下表由上表绘出h~Q曲线。从曲线查得：当Q=70m3/s时，h=3.3m。（2）查图法令代入上式，化简可得为及m的函数可绘出一组以m为参数的~曲线（见附图1）若将式等号两边除以，可得根据上式就可绘出另一组曲线～（见附图II）现应用附图II解本例，由附图II，当时，在m=1的曲线上查得，故:（3）迭代计算法化简成迭代形式:迭代计算:假定一个初始hi值,得到hi+1,当hi+1-hi满足精

6、度时,h=hi+1例5.4某灌溉渠道上有一渡槽，拟采用混凝土（用括泥刀做平）预制构件拼接成矩形断面（图），根据渡槽两端渠道尺寸及渠底高程，初步拟定渡槽的底坡i为1/1000，水深h为3.5m，设计流量Q为31m3/s。试计算渠道底宽b。3、已知渠道的设计流量Q，底坡i，水深h，边坡系数m及粗糙系数n，求渠道底宽b。4、已知渠道的设计流量Q，底宽b，水深h，边坡系数m及粗糙系数n，求底坡i。5、已知渠道的设计流量Q，流速v,边坡系数m,粗糙系数n，底坡i,求断面尺寸.例5.5例5.65.6粗糙度不同的明渠及复

7、式断面明渠的水力计算5.6.1断面周界上的粗糙度不同的明渠均匀流的水力计算当渠道底部的粗糙系数小于侧壁的粗糙系数时，按照下式计算在一般情况下，也可以按照加权平均方法估算，即二　复式断面明渠均匀流的水力计算复式断面形状如图所示:22通过复式断面渠道的流量，应为通过各部分流量的总和，复式断面明渠均匀流的流量计算方法：23例5-7一复式断面如图，已知bⅠ与bⅢ为6m，bⅡ为10m；hⅠ与hⅢ为1.8m；mⅠ与mⅢ均为1.5，mⅡ为2.0；n为0.02及i为0.0002．求Q及v．解：24各部分的湿周分别为：各部分

8、的流量模数分别为:于是，复式断面的流量: