明渠恒定均勻流

1、第六章 明渠恒定均勻流明渠水流：當液體通過渠槽而流動時，形成與大氣相接觸的自由表面。為無壓流。分為恒定流與非恒定流，分為均勻流與非均勻流。取一段明渠均勻流，則：，表明均勻流中阻力與重力分力相平衡。非均勻流中不平衡。6-1 明渠的類型及其對水流運動的影響一、 明渠的橫斷面梯形、矩形、圓形等斷面。邊坡系數(shù)：,即水平長度與垂直長度的比值。m與土的種類或護面情況而定。梯形斷面的水力要素：水面寬度；過水面積；寬深比；濕周；水力半徑；平均水深。矩形斷面m=0，是梯形斷面的特例。棱柱體渠道：斷面形狀、尺寸及底坡沿程不變，同時又無彎曲的渠道。非棱柱體渠道：斷面形狀、尺寸或底坡改變的渠道。二、明渠的底坡底坡：明

2、渠渠底縱向傾斜程度。用i表示，。順坡：i>0; 平坡：i=0；逆坡：i<0。只有在順坡渠道中，重力才可能與阻力相平衡，才能形成均勻流。6-2 明渠均勻流的特性及其產(chǎn)生條件一、 明渠均勻流的特性由于明渠均勻流的流線是相互平行的直線，從而有下列特性：1過水斷面的形狀、尺寸及水深沿程不變；2.過水斷面的流速分布、斷面平均流速沿程不變，動能修正系數(shù)及流速水頭也沿程不變；3.總水頭線、水面線及底坡線相互平行，即。注意：水深的量取應垂直于底坡。當?shù)灼螺^小時，水深可用鉛垂方向的值代替；渠道長度也可用水平方向的投影長度代替。二、明渠均勻流產(chǎn)生的條件1恒定流；2.流量沿程不變；3.長而直的棱柱體順坡

3、明渠；4.渠道中無局部干擾。一般來說大多數(shù)渠道中的水流都是非均勻流。 6-3 明渠均勻流的計算公式及有關說明一、明渠均勻流的計算公式連續(xù)方程：；謝才公式：，則：式中，為流量模數(shù)，反映明渠斷面形狀、尺寸和粗糙程度對過水能力的影響。正確選擇粗糙系數(shù)是使用均勻流公式的關鍵。二、水力最佳斷面及允許流速（一）水力最佳斷面水力最佳斷面：流量一定時面積最小，或面積一定時流量最大。根據(jù)均勻流公式：，水力最佳斷面對應于濕周最小或水力半徑最大的斷面。半圓形是水力最佳斷面。梯形斷面：A=常數(shù)；=最小值。即：；消去db/dh后，得：，僅與邊坡系數(shù)m有關。從而：-即梯形水力最佳斷面的水力半徑是水深的一半。矩形斷面m=0,則：，即：，。矩形或梯形水力最佳斷面實際上是半圓的外切多邊形斷面。注意：水力最佳斷面不是最經(jīng)濟的斷面。（二）允許流速1渠道中流速應小于不沖允許流速；2. 渠道中流速應大于不淤允許流速。 6-4 渠道水力計算類型梯形渠道，六個變量，其中m,n由渠道護面材料決定，不需計算。其它四個變量，只要已知其中任三個即可求另外一個。 已知b,m,h,n,及i，求Q-直接計算。 已知b,m,h,n,及Q，求i-直接計算。 已知b,m,Q,n,及i，求h-試算或圖解（Q是h的增函數(shù)）。 由值，從附圖II查h/b,得h。 已知h,m,Q,n,及i，求b-試算或圖解（Q是b的增函數(shù)）。