第6章 节 明渠水流 水力学 .pptVIP

第6章 明渠水流;1. 明渠均匀流水力计算； 2. 明渠水流三种流态的判别； 3. 明渠恒定非均匀渐变流水面曲线分析和计算； 4. 水跃的基本特性。;§5－1　概　述;一、明渠水流特点：;明渠和管流比较 ;三、棱柱形渠道与非棱柱形渠道;§5－2　明渠恒定均匀流;;二、 明渠均匀流产生条件 ;由动态平衡，得 由均匀流条件：P1＝P2 ；v1 ＝v2 ，则 ; 必要条件 ;三、明渠均匀流的基本公式;四、水力最优断面和允许流速;当i、n、A = 给定 ? →?min R →Rmax Q → Qmax ;最佳断面形状：半圆形 原因：由几何学，面积相同图形中，周界最小的断面为圆形。因此，明渠最佳断面形状是半圆形。 但土渠难挖成半圆形，且两岸边坡不稳定。 从地质和施工条件考虑，工程中接近圆形断面形状的为梯形断面;梯形断面： ;梯形水力最佳断面条件 ;二阶导数;梯形水力最优断面宽深比;渠道断面的设计;五、明渠均匀流的水力计算;3、设计渠道断面;（4）限定最大允许流速[V]max，确定相应的b、h值。 ;例5－1　有一梯形渠道，在土层中开挖，边坡系数m=1.5，底坡i=0.0005，粗糙系数n＝0.025，设计流量Q＝1.5m3/s。按水力最优条件设计渠道断面尺寸。 ;§5－3　无压圆管均匀流的水力计算;一、无压圆管均匀流过流断面的几何要素：;二、无压圆管的水力计算：;§5－4　明渠恒定非均匀流 ;一、断面单位能量（断面比能）;;E和Es两者相差一个渠底高程，Es与渠底高程无关； E在沿水流方向总是减少的， Es沿水流方向有可能增大也可能减小，也有可能不变。 流量一定时，Es 是断面形状、尺寸的函数； 当流量和断面形状一定时，Es 是水深函数； 例如，均匀流;当Q、渠道断面形状一定时，以h为纵坐标，Es为横坐标，绘制Es ～h关系曲线。;图中看出：Es随h而变化，在hhk和hhk的范围内有不同的规律。 ;以hk为界， Es随h的变化有不同规律，所以要知道Es随h的变化必须先判别水深是大于hk，还是小于hk. ;令 ，;当渠道横断面为矩形，Ak=bhk，Bk=b,　则;三、河渠水流流态及判别：;判别方式有三种：;3、临界底坡来判别：;§5－5　水跌和水跃;二、水跃（急流向缓流的过渡）;三、水跃的基本方程;四、水跃的能量损失;§5－6　棱柱形??道非均匀渐变流水面曲线的分析;一、棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程;;二、水面曲线定性分析;2.影响水深沿程变化的因素;;对应水面线有12种形式.;;a3 ;;三、渐变流水面曲线的定量计算：;对于非均匀渐变流动，忽略局部水头损失，则 ;ΔL;在用分段求和法计算水面曲线时，应注意以下几个问题：