明渠均勻流的特征及其形成條件

第九章明渠流動(dòng)重點(diǎn)內(nèi)容授課內(nèi)容思考題作業(yè)重點(diǎn)內(nèi)容明渠均勻流水力計(jì)算明渠水流三種流態(tài)的判別明渠恒定非均勻漸變流水面曲線分析水躍的特性和共軛水深計(jì)算思考題1、簡(jiǎn)述明渠均勻流的特性和形成條件，從能量觀點(diǎn)分析明渠均勻流為什么只能發(fā)生在正坡長(zhǎng)渠道中？2、什么是正常水深？它的大小與哪些因素有關(guān)？當(dāng)其它條件相同時(shí)，糙率n、底寬b或底坡i分別發(fā)生變化時(shí)，試分析正常水深將如何變化？思考題3、什么是水力最佳斷面？矩形斷面渠道水力最佳斷面的底寬b和水深h是什么關(guān)系？4、什么是允許流速？為什么在明渠均勻流水力計(jì)算中要進(jìn)行允許流速的校核？作業(yè)P244-8.12、8.13P245-8.18第一節(jié)概述在河、渠等水道中流動(dòng)，具有自由表面的水流。明渠的分類(lèi)棱柱形渠道非棱柱形渠道鉛垂斷面為過(guò)水?dāng)嗝?，鉛垂深度h為過(guò)水?dāng)嗝娴乃睢Ｃ髑牡灼旅髑着c縱剖面的交線稱(chēng)為渠底線，渠底線的坡度稱(chēng)為底坡（i）。底坡坡類(lèi)類(lèi)型型第二二節(jié)節(jié)明明渠渠均均勻勻流流的的特特征征及及其其形形成成條條件件明渠渠過(guò)過(guò)流流斷斷面面的的幾幾何何要要素素梯形形明明渠渠邊邊坡坡系系數(shù)數(shù)水力力最最優(yōu)優(yōu)斷斷面面當(dāng)i、n和A一定定，使流流量Q最大大的斷面面形狀，，定義為為水力最最優(yōu)斷面面。當(dāng)i、n和Q一定，，使A最最小的斷斷面形狀狀，定義義為水力力最優(yōu)斷斷面。水力最優(yōu)優(yōu)斷面例題：在密實(shí)砂砂壤土層層中開(kāi)挖挖灌溉渠渠道，斷斷面為梯梯形。邊邊坡系數(shù)數(shù)m=1.5，粗粗糙系數(shù)數(shù)n=0.025，，根據(jù)地地面地形形，底坡坡采用，，i=0.0003，，設(shè)計(jì)計(jì)流量Q=9.68m3/s，，選定定底寬b=7m,試確定定斷面的的開(kāi)挖深深度。斷面開(kāi)挖挖深度無(wú)壓圓管管均勻流流圓管過(guò)水水?dāng)嗝娴牡膸缀我責(zé)o壓圓管管均勻流流的流量量和流速速隨水深深的變化化第四節(jié)明明渠流流動(dòng)狀態(tài)態(tài)斷面單位位能量和和臨界界水深明明渠的底底坡6.1概概述述明渠流動(dòng)動(dòng)：是指在河河、渠等等水道中中流動(dòng)，，具有自自由表面面的水流流。自由表面面相對(duì)壓壓強(qiáng)為零零，又稱(chēng)稱(chēng)為無(wú)壓壓流。明渠流動(dòng)動(dòng)：（1）恒恒定流與與非恒定定流；（（2）均均勻流與與非均勻勻流明渠渠底底與縱剖剖面的交交線稱(chēng)為為底線，，底線的的坡度稱(chēng)稱(chēng)為底坡（i）。鉛垂斷面面為過(guò)水水?dāng)嗝妫U垂深度度h為過(guò)過(guò)水?dāng)嗝婷娴乃钌?。底坡?lèi)型型：明渠斷面面的形狀狀可以有有多種形形式。以以梯形最最具有代代表性。。其幾何要要素可分分為基本本量和導(dǎo)導(dǎo)出量。?；玖浚海旱讓抌、水深深h、邊邊坡系數(shù)數(shù)m邊坡系數(shù)數(shù)m表示邊坡坡傾斜程程度，其其值大小小取決于于渠壁巖巖土的穩(wěn)穩(wěn)定性。。導(dǎo)出量：：水面寬寬B、過(guò)過(guò)水?dāng)嗝婷婷娣eA、濕周周、水力力半徑棱柱形渠渠道與非非棱柱形形渠道斷面形狀狀及尺寸寸沿程不不變的長(zhǎng)長(zhǎng)直渠道道，稱(chēng)為為棱柱形渠渠道，否則為為非棱柱形形渠道。棱柱形渠渠道過(guò)水水?dāng)嗝婷婷娣eA僅僅隨水深深h而變變化。明明渠均均勻流的的水力特特征（1）明明渠均勻勻流斷面面平均流流速、水水深沿程程不變；；（2）明明渠均勻勻流總水水頭線、、測(cè)壓管管水頭線線（水面面線）與與渠道底底線互相相平行；；6.2明明渠均均勻流明明渠均均勻流的的形成條條件（1）明明渠流量量沿程不不變；（2））順坡坡（i>0））、且且底坡坡沿程程不變變的棱棱柱形形渠道道；（3））壁面面粗糙糙系數(shù)數(shù)n沿沿程不不變;（4））渠道道上沒(méi)沒(méi)有影影響水水流的的建筑筑物或或障礙礙物。。明明渠渠均勻勻流的的水力力計(jì)算算（1））基本本公式式：謝才才公式式K的單單位同同流量量，稱(chēng)稱(chēng)為流流量模模數(shù)明渠水水流一一般屬屬于紊紊流阻阻力平平方區(qū)區(qū)，采采用曼曼寧公公式或或巴普普洛夫夫公式式計(jì)算算謝才才系數(shù)數(shù)。（2））正常常水深深h0：明渠渠均勻勻流的的水深深為正正常水水深（3））粗糙糙系數(shù)數(shù)n的選定定（4））明渠渠均勻勻流水水力計(jì)計(jì)算問(wèn)問(wèn)題a、驗(yàn)驗(yàn)算渠渠道的的輸水水能力力b、決決定渠渠道坡坡度c、決決定渠渠道斷斷面尺尺寸當(dāng)i、n及A大大小一一定時(shí)時(shí)，使使渠道道所通通過(guò)的的流量量最大大的那那種斷斷面形形狀稱(chēng)稱(chēng)為水水力最最優(yōu)斷斷面。。當(dāng)i、n及A給給定時(shí)時(shí)，水水力半半徑R最大大、即即濕周周最小小的斷斷面能能通過(guò)過(guò)最大大的流流量。。（6））渠道道的允允許流流速（7））斷面面周界界上粗粗糙度度不同同的渠渠道（8））復(fù)式式斷面面渠道道（5））水力力最優(yōu)優(yōu)斷面面與實(shí)實(shí)用經(jīng)經(jīng)濟(jì)斷斷面面積給給定時(shí)時(shí)，邊邊界最最小的的幾何何圖形形是圓圓形，，因此此管路路斷面面形狀狀通常常為圓圓形。。6.6棱棱柱形形渠道道中漸漸變流流水面面曲線線分析析漸變流流水面面線分分析的的主要要任務(wù)務(wù)：根據(jù)渠渠道的的水深深條件件、來(lái)來(lái)流的的流量量和控控制斷斷面條條件來(lái)來(lái)確定定水面面線的的沿程程變化化趨勢(shì)勢(shì)和變變化范范圍，，定性性地繪繪制水水面曲曲線。。棱棱柱形形渠道道漸變變流基基本微微分方方程取兩過(guò)過(guò)水?dāng)鄶嗝?，，列能能量方方程：：順坡渠渠道（（i>0））平坡渠渠道（（i>0））逆坡渠渠道（（i>0））2種水水面線線8種水水面線線2種水水面線線緩坡渠渠道（（i<ik）急坡渠渠道（（i>ik）臨界坡坡渠道道（i=ik）2種水水面線線3種水水面線線3種水水面線線在緩坡坡渠道道上修修建溢溢流壩壩，抬抬高水水位使使壩前前水深深超過(guò)過(guò)相應(yīng)應(yīng)流量量的正正常水水深時(shí)時(shí)，壩壩上游游將出出現(xiàn)a1型型壅水水曲線線。在緩坡坡排水水渠道道末端端河水水位低低于渠渠尾的的正常常水深深時(shí)，，上游游將出出現(xiàn)b1型型降水水曲線線。在緩坡坡渠道道上閘閘門(mén)開(kāi)開(kāi)啟時(shí)時(shí)，閘閘后收收縮斷斷面水水深小小于臨臨界水水深，，形成成急流流，阻阻力大大于重重力分分力，，流體體減速速，水水深增增加，，即形形成c1型型壅水水曲線線。在急坡渠道道上修建溢溢流壩，壩壩上游將出出現(xiàn)a2型型壅水曲線線。水流從緩坡坡渠道流入入急流渠道道時(shí)，緩坡坡渠道上將將形成b1型降水曲曲線，而急急坡渠道上上上將形成成b2型降降水曲線，，而在變坡坡處通過(guò)臨臨界水深，，形成跌水水。在急坡渠道道上閘門(mén)開(kāi)開(kāi)啟時(shí)，閘閘后收縮斷斷面水深小小于臨界水水深，形成成急流，阻阻力大于重重力分力，，流體減速速，水深增增加，即形形成c2型型壅水曲線線。在渠道上閘門(mén)上游將形成a3型壅水曲線。在渠道上閘門(mén)下游將形成c3型壅水曲線。平坡渠道末末端跌坎上上游將形成成b0型降降水曲線。。在平坡渠道道上閘門(mén)部部分開(kāi)啟時(shí)時(shí)，閘門(mén)下下游將形成成c0型壅壅水曲線。。逆坡長(zhǎng)渠道道末端為跌跌坎，若閘閘門(mén)后收縮縮斷面水深深小于臨界界水深，則則閘門(mén)下游游為b’型型降水曲線線。跌坎上游將將形成c’’型壅水曲曲線。9、靜夜四四無(wú)鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。1月-231月-23Thursday,January5,202310、雨中中黃葉葉樹(shù)，，燈下下白頭頭人。。。20:53:1520:53:1520:531/5/20238:53:15PM11、以我獨(dú)沈沈久，愧君君相見(jiàn)頻。。。1月-2320:53:1520:53Jan-2305-Jan-2312、故人江海別別，幾度隔山山川。。20:53:1520:53:1520:53Thursday,January5,202313、乍乍見(jiàn)見(jiàn)翻翻疑疑夢(mèng)夢(mèng)，，相相悲悲各各問(wèn)問(wèn)年年。。。。1月月-231月月-2320:53:1520:53:15January5,202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)發(fā)，舊國(guó)見(jiàn)青青山。。05一月20238:53:15下午20:53:151月-2315、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。一月238:53下下午1月-2320:53January5,202316、行行動(dòng)動(dòng)出出成成果果，，工工作作出出財(cái)財(cái)富富。。。。2023/1/520:53:1520:53:1505January202317、做前前，能能夠環(huán)環(huán)視四四周；；做時(shí)時(shí)，你你只能能或者者最好好沿著著以腳腳為起起點(diǎn)的的射線線向前前。。。8:53:15下下午8:53下下午午20:53:151月-239、沒(méi)有失失敗，只只有暫時(shí)時(shí)停止成成功！。。1月-231月-23Thursday,January5,202310、很多事事情努力力了未必必有結(jié)果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒(méi)有。。。20:53:1620:53:1620:531/5/20238:53:16PM11、成功就是日日復(fù)一日那一一點(diǎn)點(diǎn)小小努努力的積累。。。1月-2320:53:1620:53Jan-2305-Jan-2312、世間間成事事，不不求其其絕對(duì)對(duì)圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無(wú)無(wú)限完完美。。。20:53:1620:53:1620:53Thursday,January5,202313、不知香積寺寺，數(shù)里入云云峰。。1月-231月-2320:53:1620:53:16January5,202314、意意志志堅(jiān)堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。05一一月月20238:53:16下下午午20:53:161月月-2315、楚塞三湘湘接，荊門(mén)門(mén)九派通。。。。一月238:53下下午1月-2320:53January5,202316、少年十十五二十十時(shí)，步步行奪得得胡馬騎騎。。2023/1/520:53:1620:53:1605January202317、空山新雨后后，天氣晚來(lái)來(lái)秋。。8:53:16下午8:53下下午20:53:161月-239、楊楊柳柳散散和和風(fēng)風(fēng)，，青青山山澹澹吾吾慮慮。。。。1月月-231月月-23Thursday,January5,202310、閱讀一切切好書(shū)如同同和過(guò)去最最杰出的人人談話。20:53:1620:53:1620:531/5/20238:53:16PM11、越是沒(méi)沒(méi)有本領(lǐng)領(lǐng)的就越越加自命命不凡。。1月-2320:53:1620:53Jan-2305-Jan-2312、越是無(wú)能能的人，越越喜歡挑剔剔別人的錯(cuò)錯(cuò)兒。20:53:1620:53:1620:53Thursday,January5,202313、知知人人者者智智，，自自知知者者明明。。勝勝人人者者有