第九章明流 明渠:是一种具有自由表面水流的渠道包括人工修 建的过水渠道和自然形成的天然河道以及未“水流的 管道。 明渠水流与有压管管流主要区别在于其过水断面部 分是固体边界,部分是以大气为边界,水面上作用着大 气压强,其相对压强为零,因此明渠水流又称为无压 下面介绍的是明渠流的基本理论和计算方法
第九章 明渠流 明渠: 是一种具有自由表面水流的渠道，包括人工修 建的过水渠道和自然形成的天然河道以及未充满水流的 管道。 明渠水流与有压管管流主要区别在于其过水断面部 分是固体边界，部分是以大气为边界，水面上作用着大 气压强，其相对压强为零，因此明渠水流又称为无压流 动。 下面介绍的是明渠流的基本理论和计算方法
第一节明渠的几何特性 明渠流随着边界条件的不同可以形成各种水面构成 各种各样的流动。渠道本身是明渠边界条件的重要组成 部分,它的几何形状对明渠流的影响很大。 明渠的横断面、过水断面和底壞 1.横断面:由过渠道中心线垂直的铅垂面与渠 壁的交线构成。对于人工明渠,为便于施工构造要求简 单又要符合水流特点,一般做成对称断面。天然河道的 横断面多为不规则的形状,而且一条河道各处横断面的 形状、尺寸往往不同。流量小水位低时,水流集中在主 槽中;流量增大时,水位上涨漫至滩地,横断面由主槽和 滩地两部分构成。(见下图)
第一节 明渠的几何特性 明渠流随着边界条件的不同可以形成各种水面构成 各种各样的流动。渠道本身是明渠边界条件的重要组成 部分，它的几何形状对明渠流的影响很大。 一 明渠的横断面、过水断面和底坡 1. 横断面: 由过渠道中心线垂直的铅垂面与渠底及渠 壁的交线构成。对于人工明渠，为便于施工构造要求简 单又要符合水流特点，一般做成对称断面。天然河道的 横断面多为不规则的形状，而且一条河道各处横断面的 形状、尺寸往往不同。流量小水位低时，水流集中在主 槽中;流量增大时，水位上涨漫至滩地，横断面由主槽和 滩地两部分构成。（见下图）
B h o h2 边滩主擅边减 2.过水断面:指与流向相垂直的断面,除了 轮廓外还包括水面轮廓。一般来讲,过水断面与渠底 平面相垂直,与铅垂面之间形成夹角0
2. 过水断面: 指与流向相垂直的断面，除了包括渠道 轮廓外还包括水面轮廓。一般来讲，过水断面与渠底 平面相垂直，与铅垂面之间形成夹角θ
3.底坡:明渠渠底一般沿纵向向下游倾斜,渠底与明 渠水流纵剖面的交线称为渠底线,渠底线与水平线的 夹角0的正弦称为明渠的底坡,以示。 通常,大多数渠道的底坡很小,当时a<6,s1,(I断 面之间的水平距离) 天然河道的渠底线是一条起伏不平的曲线,很难 用一个底坡值表示,用某一河段的平均底坡来说明河 床的纵向变化趋势。为了便于计算和 取 向的过水断面代替垂直于流向的过水断
3. 底坡: 明渠渠底一般沿纵向向下游倾斜，渠底与明 渠水流纵剖面的交线称为渠底线，渠底线与水平线的 夹角θ的正弦称为明渠的底坡，以i表示。 通常，大多数渠道的底坡很小，当时 ， ,( l两断 面之间的水平距离) 天然河道的渠底线是一条起伏不平的曲线，很难 用一个底坡值表示，用某一河段的平均底坡来说明河 床的纵向变化趋势。为了便于计算和测量，取铅垂方 向的过水断面代替垂直于流向的过水断面。 ' 1 2 sin l z z i − = = o 6 ' l l
4.常用的几何特性参数 1)水深一过水断面上渠底最低点到水面的距离,用h 表示。当0不大时,用h代替h,可以铅直量取 2)边坡系数一表示边坡的倾斜程度,用边坡倾角的 余切=m来表示边城系数,m=0,边坡线为铅垂线。 (3)以梯形断面为例 过水断面面积 A=(b+mb)h 湿周 x=b+2hv1+m 水力半径 R A(6+mb)h xb+2h√1+m B mh→ 77 水面宽 B=6+2mh
4 . 常用的几何特性参数 (1) 水深—过水断面上渠底最低点到水面的距离，用h’ 表示。当θ不大时，用h 代替h ’ ，可以铅直量取。 (2) 边坡系数—表示边坡的倾斜程度，用边坡倾角α的 余切ctg α=m 来表示边坡系数，m=0，边坡线为铅垂线。 (3) 以梯形断面为例 过水断面面积 : 湿 周 : 水 力 半 径 : 水 面 宽 : A = (b + mb)h 2 = b + 2h 1+ m 2 2 1 ( ) b h m A b mb h R + + + = = B = b + 2mh