水力學明渠非恒定流

水力學課件明渠非恒定流第一頁，共十一頁，2022年，8月28日由于自然條件的變化（如洪水漲落），或者由于河渠上的水工建筑物（如閘門）不時地調(diào)節(jié)流量，使河道或人工渠道中水流流速、水深（或水位、流量）等隨時間而改變，從而形成了明渠中的非恒定流。研究明渠非恒定流的目的：主要是確定在非恒定流過程中，明渠水流的流速、水深（或水位、流量）等隨時間和流程的變化規(guī)律。主要介紹內(nèi)容：明渠非恒定流的特性明渠非恒定流波的分類明渠非恒定連續(xù)性方程式明渠非恒定漸變流的能量方程式第二頁，共十一頁，2022年，8月28日明渠非恒定流的特性特性之一：明渠非恒定流必定是非均勻流?；騮（時）Q（m3/s）上、下游斷面的流量過程線t1t2t（時）z（m）上、下游斷面的水位過程線t1t2第三頁，共十一頁，2022年，8月28日特性之二：明渠非恒定流也是一種波動現(xiàn)象。VwVwVVw波鋒波體第四頁，共十一頁，2022年，8月28日特性之三：波所及之區(qū)域內(nèi)，各過水斷面水位流量關(guān)系成繩套形曲線關(guān)系zQ恒定流時水位~流量關(guān)系zQ非恒定流時水位~流量關(guān)系漲水落水QmaxzmaxQminzmin恒定流時，水面坡度是恒定的，所以水位與流量呈單值關(guān)系。非恒定流時，漲水時水面坡度比同一水位下恒定流的坡度大，因而流量亦大；在落水時，水面坡度比同一水位下恒定流的坡度小，因而流量亦小。第五頁，共十一頁，2022年，8月28日明渠非恒定流波的分類按水力要素隨時間變化的急劇程度分連續(xù)波不連續(xù)波按波到達以后水位的變化分漲水波落水波按波的傳播方向與水流方向是否一致順波逆波VwVw第六頁，共十一頁，2022年，8月28日明渠非恒定連續(xù)性方程式ds上上下下t1aaQbbt2A依水量平衡：化簡整理得：明渠恒定流的連續(xù)性方程式過水斷面面積隨時間的變率流量隨位置的變率第七頁，共十一頁，2022年，8月28日若，則必然有說明在微分流段內(nèi)如果流進的流量多，流出的流量少，區(qū)間內(nèi)水位將隨時間而上漲，發(fā)生漲水波。若，則必然有說明在微分流段內(nèi)如果流進的流量少，流出的流量多，區(qū)間內(nèi)水位將隨時間而下降，發(fā)生落水波。若，則必然有說明水流量沿程不變，水流為恒定流。第八頁，共十一頁，2022年，8月28日因Q=AV，A=A（s，t），V=V（s，t），所以明渠非恒定流連續(xù)性方程的另一種表達式為：對于矩形斷面明渠，A=bh，所以有第九頁，共十一頁，2022年，8月28日明渠非恒定漸變流的能量方程式（運動方程式）單位重量液體的勢能沿流程的變化率（作用于單位重量液體上）慣性力沿流程所作的功（作用于單位重量液體上）慣性力沿流程所作的功單位重量液體沿單位流程克服磨擦阻力所作的功第十頁，共十一頁，2022年，8月28日或或圣維南