东南大学水力学第6章明渠流动080506.pptVIP

【教学基本要求】 1、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。 2、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。 3、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n值。 4、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。 【学习重点】 明渠均匀流水力计算 复式断面渠道，不能用综合糙率来计算流量 原因：水深变化引起湿周变化可能是不连续的 例如，水位刚刚漫上浅滩（第二个台阶）时， 湿周突然增大，过水面积变化小，计算流量会 突然减小，小于实际流量。 计算流量 实际流量 h Q 计算流量 水力计算： 把断面按水深划为几部分，分别计算流速、流量 χ1 h1 χ2 χ3 h2 h3 例如，用垂线把断面划分成三部分 注意：计算各部分湿周时，不要把两垂直分界线计入 χ1 h1 χ2 χ3 h2 h3 水力学学习内容结束 请同学们及时复习 6.2.3 明渠均匀流的水力计算 6.2.3.1 基本公式 由谢才公式 基于明渠水流资料获得的经验公式 1769年 在总结了一系列渠道水流实测资料的基础上, 提出明渠均匀流流速与流量的经验公式－谢才公式，以后又有确定谢才系数的满宁公式（R.Manning）、 巴普洛甫斯基公式。 谢才（A.Chezy） 对于明渠均匀流 ，A 为过水面积，则 式中， 为流量模数 综合反映断面形状、尺寸、 水深、糙率对过水能力的影响。 物理意义：水力坡度为1时的流 量（当 i =1 时，Q = K）。 单位：（m3/s） 谢才系数C 反映断面形状、尺寸和边壁粗糙 程度的一个综合系数。常用曼宁 公式计算 R：水力半径，以米（m）计 n： 糙率 注 意 选择时应谨慎。其选得偏小，渠 道断面尺寸偏小，对实际输水能力影 响较大。 某渠设计时选 n = 0.015，竣工后实测0.016。 设计水深时，渠道过不了设计流量（比设计流量 小）。通过一定流量时，实际水深比设计计算的 水深大，可能造成水漫渠顶事故。 各种土质、衬砌材料渠道的糙率表 0.04~0.05 野草丛生的砂壤土或砾石渠面 0.033~0.04 散布粗石块的土渠面 0.025~0.030 砾石（直径20~60mm）渠面 0.017~0.020 夯实光滑的土面 土渠： n 渠道衬砌材料 表 人工渠道的糙率 各种土质、衬砌材料渠道的糙率表 0.05~0.065 粗劣的极不规则的凿岩渠 0.04~0.05 细致开爆的凿岩渠 0.033~0.040 中等粗糙的凿岩渠 0.025~0.035 光滑而均匀 石渠： n 渠道衬砌材料 表 人工渠道的糙率 各种土质、衬砌材料渠道的糙率表 0.025~0.035 干砌块石渠 0.020~0.025 粗糙的浆砌碎石渠 0.017~0.023 浆砌块石 0.013~0.017 整齐勾缝的浆砌方石 圬工渠： n 渠道衬砌材料 表 人工渠道的糙率 各种土质、衬砌材料渠道的糙率表 0.020~0.025 喷浆表面不整齐的混凝土 0.018~0.023 喷浆粗劣的混凝土衬砌 0.0155~0.0165 表面较光的刮平混凝土 0.01~0.011 水泥浆抹光，钢模混凝土 混凝土渠： n 渠道衬砌材料 表 人工渠道的糙率 由均匀流公式 式中，有6个变量（含Q） 6.2.3.2 计算方法 式中，共有六个变量（含Q） 边坡系数 m和糙率 n一般根据土质、或衬砌材料用经验法确定 水力计算任务 给定Q、b、h、i 中三个，求解另一个 计算类型 校核渠道的过流能力 求水深 求底宽 求底