水力学 第五章明渠恒定均匀流 前进
前进
天然河道、人工渠道统称为明渠。明渠中流动的液体称 为明渠水流 当液体通过明渠流动时,形成与大气相接触的自由水面, 表面各点压强均为大气压强,所以明渠水流为无压流。 明渠水流也可分为恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀 流、渐变流与急变流等。 主要内容: 明渠的几何特性 明渠均匀流的特性 明渠均匀流的计算公式 明渠均匀流的水力计算 水力最佳断面及允许流速 复式断面明渠的水力计算 结束
天然河道、人工渠道统称为明渠。明渠中流动的液体称 为明渠水流。 当液体通过明渠流动时，形成与大气相接触的自由水面， 表面各点压强均为大气压强，所以明渠水流为无压流。 明渠水流也可分为恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀 流、渐变流与急变流等。 主要内容： 明渠的几何特性 明渠均匀流的特性 明渠均匀流的计算公式 明渠均匀流的水力计算 水力最佳断面及允许流速 复式断面明渠的水力计算 结束
明渠的几何特性 明渠的底坡 明渠渠底纵向(沿水流 方向)倾斜的程度称为底坡。 以i表示。 叉水面线 顺坡(或正坡)明渠 按底坡分类平坡明渠 底坡线 逆坡(或负坡)明渠 0 i>0 顺坡、正坡 i<0 平坡 逆坡、负坡 前进
明渠的几何特性 1.明渠的底坡 明渠渠底纵向（沿水流 方向）倾斜的程度称为底坡。 以i表示。 底坡线 水面线 θ i > 0 顺坡、正坡 i等于渠底线与水平线夹角 θ的正弦，即i=sinθ。 i = 0 平坡 i < 0 逆坡、负坡 顺坡（或正坡）明渠 按底坡分类：平坡明渠 逆坡（或负坡）明渠 前进
2.明渠的横断面断面形状、尺寸及底坡沿程不变, 同时又无弯曲的渠道,称为棱柱 垂直于渠道中心线体渠道 垂面与渠底及”断面形状、尺寸或底坡沿程改变 线称为明渠圆的渠道,称为非棱柱体渠道。 水深 滩地 m 底宽 梯形断面 断面 棱柱体非棱柱体棱柱体 反映断面的形状特征值 水面宽B=b+2m//umh)h 2-2 mh)h 湿周x=b+2h UTz1+m返回
2.明渠的横断面 垂直于渠道中心线作铅 垂面与渠底及渠壁的交 线称为明渠的横断面。 主槽 滩地 梯形断面 矩形断面 河道断面 反映断面的形状特征值称为断面水力要素。 b h 1 α m B 底宽 水深 边坡系数 水面宽 B b mh = +2 过水断面面积 A b mh h = + ( ) 湿周 2 = + + b h m 2 1 水力半径 2 ( ) R 2 1 A b mh h b h m + = = + + 断面形状、尺寸及底坡沿程不变， 同时又无弯曲的渠道，称为棱柱 体渠道。 断面形状、尺寸或底坡沿程改变 的渠道，称为非棱柱体渠道。 棱柱体 非棱柱体 棱柱体 2 2 3 3 1—1 2—2 3—3 1 1 返回
过水断面的形状、尺寸及水深沿程不变。 2过水断面上的流速分布、断面平均流速沿程不变;因此,水流 的动能修正系数及流速水头也沿程不变。 3总水头线、水面线及底坡线三者相互平行,即==i 4水流重力在流动方向上的分力与摩阻力相平衡,即G。=F 加速运动 F<G G 充分长直的棱柱体顺坡(i>0明渠 立生均匀流的条件 ☆水流应为恒定流。流量应沿程不变,即无支流。 渠道必须是长而直的棱柱体顺坡明渠,粗糙系数沿 程不变。另外渠道中无水工建筑物的局部干扰。 返回
明渠均匀流的特性 Ff = Gs 均速运动 Ff < Gs 加速运动 充分长直的棱柱体顺坡(i > 0)明渠 加速运动 1.过水断面的形状、尺寸及水深沿程不变。 2.过水断面上的流速分布、断面平均流速沿程不变；因此，水流 的动能修正系数及流速水头也沿程不变。 3.总水头线、水面线及底坡线三者相互平行，即 4.水流重力在流动方向上的分力与摩阻力相平衡，即Gs =Ff 。 z J J i = = 产生均匀流的条件： ❖水流应为恒定流。流量应沿程不变，即无支流。 ❖渠道必须是长而直的棱柱体顺坡明渠，粗糙系数沿 程不变。另外渠道中无水工建筑物的局部干扰。 返回