水利明渠均匀流施工设计的探索与研究.pdf

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1、２０１４年第９期（总第１３８期）江西建材水利工程水利明渠均匀流施工设计的探索与研究１２３■陈建东，王民中，宋立英■１．驻马店市康恒建设工程有限公司，河南驻马店４６３０００；２．驻马店市板桥水库管理局，河南驻马店４６３０００；３．安阳市水利局，河南安阳４５５０００摘要：明渠中如果水流的运动要素随着时间的变化而变化，那么就将这种水流称之为明渠非恒定流，反之，如果明渠中的水流不因为时间的变化而产生变化时，这种水流就被称作明渠恒定流。在明渠恒定流中，如果水流的流线呈现出的状态时一簇平行的直线，而且水深和断面平均流速

2、不因为流程的改变而发生变化，那么就将这种水流称之为明渠恒定均匀流，如果水流的流线并非平行直线，那么就将这种水流称之为明渠恒定非均匀流。文章对水利明渠均匀流的施工设计进行了简单的探讨。图１－１关键词：水利明渠均匀流施工设计中，必然会因为水流的急缓而出现波浪等情况，而非恒定流的渠道也不是标准的棱柱体，因此流线不会呈现出平行直线的样子。水流的流动状态主要是受到明渠的尺寸、断面形状和底坡等因素均匀流的流量应该在流程的每一个部分都没有变化，既没有支流的影响，因此如果想研究明渠中水流的运动规律，就必须先对明渠进行分出也

3、没有支流汇入。研究，了解它是哪一种类型，并分析这种类型对水流产生了怎样的影均匀流一般只会出现在长而直的棱柱体顺坡明渠中，非棱柱体的响，只有对通过调查得到的数据进行分析和研究，才能确保在进行施工明渠或者非顺流的明渠都不会产生均匀流。设计时不会出现问题。文章将简单介绍明渠纵横断面的变化和底坡情均匀流的粗糙系数不会随着流程的改变而发生变化。况，从而得出明渠均匀流的产生条件和相关特性，以及施工设计的相关均匀流所处的渠道的断面形状一般是固定不变的。探索。均匀流所处的渠道不会受到闸门、水坝、跌水等等构筑物的局部干１明渠

4、的纵横断面变化扰。天然河道的横断面一般是呈现出不规则的图形，而人工明渠的横上述条件较为苛刻，所以在实际的施工中，也不可能有渠道能够完断面一般是圆形、矩形或者梯形，可以看到它们呈现出明显的规则，一全的满足以上产生均匀流的条件，而且在渠道中也不是空无一物的，经般是对称的几何形状。常会有一些构筑物的出现，可以说大部分的明渠是不存在均匀流的。在进行排水的过程中，排水管一般不会出现满流的情况，这主要是但是有一些特殊情况，例如顺直棱柱体顺坡明渠，如果它的水流的流量因为非满流可以容纳其他液体或者气体，例如高峰流量超过了正

5、常流在全程没有发生变化，只要渠道够长，在距进出口、构筑物一定距离后，量，那么在非满流的情况下依旧可以排出，而一些污废水中释放的有毒就可将水流看成是均匀流，如图１－２所示。至于天然的河道，因为它气体和易燃易爆气体也可以在这种情况下由排水管排出。而梯形或者们的断面尺寸、坡度、粗糙系数很容易随着流程而改变，因此一般不会矩形的明渠就被运用在排洪沟和雨水沟之中。根据不同的地质明渠会出现均匀流，而如果河段相对比较顺直整齐，其余条件和均匀流产生的采取不同的横断面，如果是在土质地基上，一般会首先考虑梯形横断面条件比较接近时

6、，我们在处理时也可以看成是均匀流。的明渠，可以用坡度系数ｍ来表示两边与底的夹角，ｍ代表如果渠道的水深增加了１ｍ，那么相应的梯形的宽就要增加ｍ。ｍ的大小应该根据土壤的大小和护面的情况来确定。而岩石开凿或者两侧用条石砌筑成的渠道一般采用矩形断面，还有混凝土渠和木渠也经常采用矩形的断面。在实际的施工过程中，由于受到不同地质地形条件的限制，或者为了使渠道能够发挥最大效用，在了解了不同段的水流运动规律后，针对图１－２不同的情况选择最合适的横断面尺寸、形状或者坡底。如果在整个流４明渠均匀流的特征程中断面形状、尺寸、底坡

7、没有发生任何变化，那么这种渠道成为棱柱明渠均匀流的流线呈现出的形状是两条相互平信的直线，根据这体渠道，反之则称之为非棱柱体渠道。一特性，我们可以得出以下明渠均匀流的特点：而棱柱体的渠道，由于它的断面形状、尺寸和底坡在每一段都是相第一，过水断面具有唯一性，它的尺寸、形状和水深不会因为流程同的，没有明显的变化，因此它的流线是平行直线，在这种渠道的水流的改变而发生变化。其次是过水断面的流速分布、断面平均流速也不极有可能是均匀流。会随着流程的改变而发生变化，因此，水流的动能修正系数和流速水头２明渠的底坡也会保持不变

8、。我们把明渠渠底的纵向倾斜角度称为底坡，明渠的底坡一般会用ｉ根据以上特性可以知道，明渠均匀流的所有参数基本是固定不变这个符号来表示，同时根据正弦理论，可以将ｉ表示为ｓｉｎθ。的，因而在进行施工设计时要充分考虑这一点，以确保水利施工的顺利如果明渠底逐渐降低，这种明渠就称为顺坡明渠，如图１－１（ａ）所进行。明渠均匀流和非均匀流有着显著的区别，因此施工前必须明确示，这个时候ｉ＞０，如果明渠底始终是水平状态，那么这种明渠