水力学(第六章明渠均匀流).ppt

第六章第六章 明渠均匀流明渠均匀流 第六章第六章 明渠均匀流明渠均匀流明渠明渠是一种是一种人工修建人工修建或或自然形成自然形成的的渠槽渠槽。明渠中流动的。明渠中流动的液体称为液体称为明渠水流。明渠水流。当液体通过明渠流动时，形成与大气相接触的当液体通过明渠流动时，形成与大气相接触的自由水面自由水面，表面各点压强均为表面各点压强均为大气压强大气压强，所以明渠水流为，所以明渠水流为无压流无压流。明渠水流可分为明渠水流可分为恒定流恒定流与与非恒定流非恒定流、均匀流均匀流与与非均匀流非均匀流、渐变流渐变流与与急变流急变流等。等。一、明渠的定义一、明渠的定义 第六章第六章 明渠均匀流明渠均匀流一、明渠的定义一、明渠的定义明渠水流明渠水流明渠水流明渠水流运动要素不随时间而变运动要素不随时间而变明渠恒定流明渠恒定流明渠恒定流明渠恒定流明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流 第六章第六章 明渠均匀流明渠均匀流二、明渠横断面二、明渠横断面断面形状断面形状 水面宽度水面宽度 B B 过水断面积过水断面积 A A 湿周湿周 x x 水力半径水力半径 R R*式中 以弧度计常见断面水力要素常见断面水力要素 第六章第六章 明渠均匀流明渠均匀流二、明渠纵断面二、明渠纵断面横断面形状、尺寸沿程横断面形状、尺寸沿程不变，同时又无弯曲的不变，同时又无弯曲的渠道，称为渠道，称为棱柱体渠道棱柱体渠道。棱柱棱柱体体棱柱体棱柱体非棱柱非棱柱体体2 23 311223311横断面形状、尺寸沿程改变的渠道，称为横断面形状、尺寸沿程改变的渠道，称为非棱柱体渠道非棱柱体渠道。水流水流不可能形成均匀流动不可能形成均匀流动。第六章第六章 明渠均匀流明渠均匀流三、明渠的底坡三、明渠的底坡明渠底坡有三种类型明渠底坡有三种类型 正坡正坡 i 0 渠底高程沿流程降低渠底高程沿流程降低 平坡平坡 i=0 渠底高程沿程不变渠底高程沿程不变负坡负坡 i 0 顺坡顺坡 i=0 平坡平坡 i 0 逆坡 第六章第六章 明渠均匀流明渠均匀流四、明渠均匀流产生的条件四、明渠均匀流产生的条件v2v1P20GABCDP1Ff 第六章第六章 明渠均匀流明渠均匀流四、明渠均匀流产生的条件四、明渠均匀流产生的条件l 必要条件必要条件 恒定流恒定流流量沿程不变（无分叉和汇流情况）流量沿程不变（无分叉和汇流情况）渠道为长、直的棱柱体顺坡渠渠道为长、直的棱柱体顺坡渠渠中无闸、坝、跌水等建筑物的局部干扰渠中无闸、坝、跌水等建筑物的局部干扰底坡、糙率沿程不变底坡、糙率沿程不变 第六章第六章 明渠均匀流明渠均匀流五、明渠均匀流特性五、明渠均匀流特性l 总水头、水面线及底坡线三者相互平行总水头、水面线及底坡线三者相互平行 J=Jp=i 均匀流段均匀流段非均匀流段非均匀流段非均匀流段非均匀流段多数明渠流是非均匀流。近似符合条件的人工渠、河道中一些流段可认为是均匀流。第六章第六章 明渠均匀流明渠均匀流六、明渠计算公式六、明渠计算公式谢才公式：谢才公式：1769 1769年年 总结了一系列渠道水流实测总结了一系列渠道水流实测资料的基础上资料的基础上,提出明渠均匀流提出明渠均匀流流速与流量的经验公式谢才公流速与流量的经验公式谢才公式，以后又有确定谢才系数的满式，以后又有确定谢才系数的满宁公式（宁公式（R.Manning）、）、巴普洛巴普洛 甫斯基公式。甫斯基公式。第六章第六章 明渠均匀流明渠均匀流六、六、明渠计算公式明渠计算公式1、有一矩形断面渠道，底宽b1.5m，底坡i0.0004，糙率n0.014，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求通过的流量Q,并判别是急流还是缓流。