第九章明渠恒定流.pptVIP

二、梯形断面的几何计算 1、基本量 b——底宽；h——水深；m——边坡系数 m=ctg? ——m越大，边坡越缓； m越小，边坡越陡； m=0时是矩形断面。 m 根据边坡岩土性质及 设计范围来选定。 2、导出量 B——水面宽 B=b+2mh 例1：有一梯形渠道，在土层中开挖，边坡系数m=1.5，粗糙系数n=0.025 ，底坡i=0.0005，设计流量Q=1.5m3/s 。按水力最优条件设计渠道断面尺寸。 解：水力最优深宽比 例题2：有一梯形断面中壤土渠道，已知：渠中通过的流量Q=5m3/s，边坡系数m=1.0，粗糙系数n=0.020 ，底坡i=0.0002。试求： （1）按水力最优条件设计断面；（2）若宽深比?=2来设计断面，检查渠中流速是否满足不冲条件。 解： (1) 水力最优 例1：有一梯形断面顺直小河，每公里落差0.5m，渠底宽3m，水 深0.8m，边坡系数1.5，河床n=0.032，求K、Q。 解：i=0.5/1000=0.0005 A=(b+mh)h=(3+1.5×0.8) ×0.8=3.36m2 例题2：某梯形断面土渠中发生均匀流动，已知：底宽b=2m，m=ctg?=1.5，水深h=1.5m，底坡i=0.0004，粗糙系数n=0.0225，试求渠中流速V，流量Q。 解：一般渠道中流动均为紊流，总是应用谢才公式： 例3：如图所示的复式断面，已知渠底坡 i = 0.64×10-3 ， n1= 0.025， n2= n3= 0.040， m1=1， m2 = m3 = 2，求：通过该复式断面的流量。 解：将此渠道分成三部分，其面积分别为A1、 A2、 A3 。可得： 三、圆形无压管流水力最优 1、最大流量 2、为什么只有在正坡渠道上才能产生均匀流，而平坡和逆坡 则没有可能？ 水流由于粘性在流动过程中产生了阻力，阻力作负功消耗能量，而在正坡渠道中，因高程降低，重力势能降低可用来克服阻力所损耗的能量。在平坡和逆坡中重力是不做功或做负功无法来提供阻力所损耗的能量，所以不可能产生均匀流。 3、水力最优断面有何特点？它是否一定是渠道设计中的最佳 断面？为什么？ 水力最优断面的水力半径是水深的一半，即R=h/2，而对于梯形断面有： ，矩形断面有b=2h。由于在实际中一般m?1，这时?m1即bh是一种窄深式断面，施工开挖、维修管理都不经济，所以它只是水力最优，不一定是设计中的最佳断面。 4、圆形无压管道中，为什么其流量在满管流之前即已达到最大值？ 这是由于水深h增大到一定程度后，过水断面面积的增长率小于湿周的增长率，从而使无压圆管流中通过的流量相对减小。 5、按最大流量设计无压管流，工程中是否合理？ （不合理，会造成有压无压交替的不稳定流） 一、名词解释 正常水深 明渠 边坡系数 棱柱形渠道 允许流速  水力最佳断面 实用经济断面 第八节 U形与圆形断面渠道正常水深的迭代计算 一、U形渠道正常水深迭代公式 水力要素如下： A= X= B= h= 式中：符号解释 分界流量（弓形面积的流量）： 弓形弦线处水深： 当 时， ，迭代求 ， ，（ ）。 当 时， ，计算正常水深过程与圆形过水断面相同。 过水断面面积： 湿周： 水力半径： ? h d ? 流量： 式中： 二、圆形无压管流计算的基本公式 2、最大流速 实验指出： 无压圆管为不满流时，流量、流速在h/d=0.97和h/d =0.83时分别达最大值。 四、无压圆管流水力计算的基本问题 1、验算输水能力 已知d、h、n及i，求圆管所通过的流量Q。 直接应用公式 2、确定底坡i 已知Q、 d、n及h，确定圆管底坡I 直接应用公式 3、设计圆管的过水断面尺寸（求管径d） 已知Q、 、 h、i，求圆管直径d 代入基本公式 便可求出管道直径d。 计算问题 已知条件 解 题 步 骤 验算渠道的输水能力Q 给定渠道断面的形式及尺寸、渠道的土壤或护面材料、渠底坡度，即已知n、i 、m 、 b、h