第7章-明渠均匀流ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1第7章 明渠均匀流我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2教学基本要求 1 1、了解明渠水流的分类和特征、棱柱体渠道的概念;、了解明渠水流的分类和特征、棱柱体渠道的概念; 掌握明渠底坡概念和梯形断面明渠的几何特征和水力要素。掌握明渠底坡概念和梯形断面明渠的几何特征和水力要素。 2 2、了解明渠均匀流的特点和形成条件,、了解明渠均匀流的特点和形成条件, 掌握明渠均
2、匀流公式,并能应用进行明渠均匀流水力计算。掌握明渠均匀流公式,并能应用进行明渠均匀流水力计算。3 3、理解水力最佳断面和允许流速的概念,、理解水力最佳断面和允许流速的概念, 掌握水力最佳断面的条件和允许流速的确定方法。掌握水力最佳断面的条件和允许流速的确定方法。4 4、掌握明渠均匀流水力设计的类型和计算方法,进行过水能力、掌握明渠均匀流水力设计的类型和计算方法,进行过水能力和正常水深的计算,能设计渠道的断面尺寸。和正常水深的计算,能设计渠道的断面尺寸。1、明渠均匀流水力计算;学习重点 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没
3、有错:表里边有一个活的生物3主要内容明渠均匀流概述明渠均匀流概述 明渠均匀流的特性和形成条件明渠均匀流的特性和形成条件明渠均匀流的水力计算明渠均匀流的水力计算水力最佳断面及允许流速水力最佳断面及允许流速明渠均匀流的计算公式明渠均匀流的计算公式无压圆管均匀流的水力计算无压圆管均匀流的水力计算复式断面渠道的水力计算复式断面渠道的水力计算我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4(一)明渠均匀流概述我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测
4、没有错:表里边有一个活的生物5明渠:天然的河道、人工渠道。明渠水流特点: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。(管流则是压力流)明渠水流:明渠中流动的液体,是一种具有自由液面的流动,水 流表面压强为大气压,即相对压强为零。 1. 明渠水流概述 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物62. 明渠的底坡 dzdLds底坡:底坡:明渠渠底纵向(沿水流方向)明渠渠底纵向(沿水流方向) 倾斜的程度,以倾斜的程度,以i表示。表示。Lzsziddtand
5、dsin明渠底坡的类型: 正坡正坡( i 0):): 渠底高程沿流程降低;渠底高程沿流程降低; 底坡线水面线底坡线平坡(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)明渠1. 明渠均匀流的特性F = Gs均速运动F 0.3-0.4m/s(避免水草滋生)(避免水草滋生)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物32(五)明渠均匀流的水力计算我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个
6、活的生物332 13 21vC RiR in已知已知b、h、m、i、n,求,求Q。由均匀流计算基本公式:由均匀流计算基本公式:2 13 21QAvAC RiAR in对于梯形断面对于梯形断面()Ab mh h221xbhmARx代入流量公式可求出代入流量公式可求出Q。 明渠均匀流的水力计算有3种类型:(1)验算已设计好渠道的输水能力:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物34例题:例题:一电站已建引水渠为梯形断面,一电站已建引水渠为梯形断面, m =1.5,底宽,底宽b=35m,n = 0.03,
7、i =1/6500,渠底到堤顶高程差为,渠底到堤顶高程差为3.2m,电站引水流量,电站引水流量 Q = 67m/s。因工业发展需要,要求渠道供给工业用水。试计算超。因工业发展需要,要求渠道供给工业用水。试计算超高高0.5m条件下,除电站引用流量外条件下,除电站引用流量外, 还能供给工业用水若干?还能供给工业用水若干?超高bm=1.53.2m725023. h 2m4410572725135. hmhbAm7444511722351222. mhb m362744444105. ARsm53836203011216161. RnCsm4776500362538441053. RiACQ过水断面:
8、过水断面:湿湿 周:周:水力半径:水力半径:谢才系数:谢才系数:流流 量:量:渠中水深:渠中水深:保证电站引用流量下,渠道还可提供用水量:77.467.0 =10.4 m/s我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物35(2)设计渠道底坡i已知已知Q、n,m,n,h、b、求、求i22222KQRCAQi主要用于:下水道(为避免沉积淤塞,要求有一主要用于:下水道(为避免沉积淤塞,要求有一定的自清速度)定的自清速度) 、人工运河(控制流速以保障航、人工运河(控制流速以保障航运)运) 、渡槽等的计算。、渡槽
9、等的计算。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物36渡槽又称高架渠渡槽又称高架渠, ,是一组是一组由桥梁由桥梁, ,隧道或沟渠构成隧道或沟渠构成的输水系统。用来把远的输水系统。用来把远处的水引到水量不足的处的水引到水量不足的城镇、农村以供饮用和城镇、农村以供饮用和灌溉。灌溉。 世界上最早的渡世界上最早的渡槽诞生于中东和西亚地槽诞生于中东和西亚地区。公元前区。公元前700700余年余年, ,亚亚美尼亚已有渡槽。美尼亚已有渡槽。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界
10、里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物37例题:例题: 一矩形渡槽,一矩形渡槽,b = 2.0m,槽长,槽长l =120.m,进口处槽底高程,进口处槽底高程 z1= 50.0m,槽身为预制混凝土,槽身为预制混凝土,n = 0.013,设计流量,设计流量Q =10.0m/s,槽中水深,槽中水深h =1.8m。 (1)求渡槽出口底部高程)求渡槽出口底部高程z ? (2)当渡槽通过设计流量时,槽内均匀流水深随底坡的)当渡槽通过设计流量时,槽内均匀流水深随底坡的 变化规律。变化规律。 渡槽底坡渡槽底坡i:RACQi222 21 60.5013.6m ;5.6m;0.64m;7
11、1.41m/sARCRn00236. 064. 06 . 341.7110222im72.490 .12000236. 0500102 lizz出口槽底高程:出口槽底高程:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物38b /m1.01.52.02.53.03.54.00.0000.0010.0020.0030.004ih0 /mikhkh i 的关系曲线的关系曲线 (流量一定):(流量一定):1)i 0 ,h ,平坡不可能出现均匀流,平坡不可能出现均匀流 。2)i 越大,底坡越陡,重力分力越大,流速愈
12、大。越大,底坡越陡,重力分力越大,流速愈大。 3)正常水深)正常水深h与底坡与底坡i 的关系是:的关系是:i 增大,增大,h减小。减小。判断:两条棱柱形渠道的断面形状和尺寸、流量均相同,在糙率判断:两条棱柱形渠道的断面形状和尺寸、流量均相同,在糙率n相相同,底坡同,底坡i1i2条件下,肯定有两渠道的正常水深条件下,肯定有两渠道的正常水深h01h02。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物39(3)设计渠道断面尺寸( b,h)已知渠道的设计流量已知渠道的设计流量Q、底坡、底坡i、边坡系数、边坡系数
13、m和粗糙系数和粗糙系数n 求底宽求底宽b、h。补充水力最优条件:补充水力最优条件:2122hRmmRiAcQhh补充允许流速条件:补充允许流速条件:hbfRicvhbfvQA,2max1max我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物40(3)设计渠道断面尺寸( b,h)1)底宽)底宽b已定,求相应的水深已定,求相应的水深h 。5132231c=A iQAC RinhmhbA)( 5 31 22 3221ibmh hQn bhm mhbmhbinQhfh5225312 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖
14、的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物41例:例: 其电站引水渠,通过沙壤土地段,决定采用梯形断面,其电站引水渠,通过沙壤土地段,决定采用梯形断面,并用浆砌块石衬砌,以减少渗漏损失和加强渠道耐冲能力,并用浆砌块石衬砌,以减少渗漏损失和加强渠道耐冲能力,取边坡系数取边坡系数m m为为l l,根据天然地形,为使挖、填方量最少,选,根据天然地形,为使挖、填方量最少,选用底坡用底坡i i为为1/8001/800,底宽,底宽b b为为6m6m,设计流量,设计流量Q Q为为70m70m3 3/s/s。试计算。试计算渠堤高度渠堤高度( (要求
15、超高要求超高0.5m)0.5m)。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物42我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物43例题:例题:一梯形断面,一梯形断面,m = 1.0,浆砌石砌护,浆砌石砌护n=0.025,i =1/800,b = 6.0m,设计流量,设计流量70m/s,确定堤顶高度,确定堤顶高度(超高(超高0.5m)渠堤高度:h+超高 = 3.3+0.5 = 3.8m 2 520.43 52162
16、.8310.396bhmhnQhf hbmhhih/m0.003.553.30f (h)/m3.553.303.30我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物44(3)设计渠道断面尺寸( b,h)2)水深)水深h 已定,求相应的底宽已定,求相应的底宽 b 。 3 52 5212 1nQbf bbm hmhhi 3223512mhbhmhbniQ设设b b计算计算Q Q,点绘曲线,内插求点绘曲线,内插求b 。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,
17、证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物45解:查表,对于刮泥刀做平的混凝土预制构件,解:查表,对于刮泥刀做平的混凝土预制构件,n n0.0130.013。例:某灌溉渠道上有一渡槽,拟采用混凝土例:某灌溉渠道上有一渡槽,拟采用混凝土( (用刮泥刀做平用刮泥刀做平) )预制构预制构件拼接成矩形断面,根据渡槽两端渠道尺寸及渠底高,初步拟定渡件拼接成矩形断面,根据渡槽两端渠道尺寸及渠底高,初步拟定渡槽的底坡槽的底坡i i为为1/10001/1000,水深,水深h h为为3.5m3.5m,设计流量,设计流量Q Q为为31m31m3 3s s。试计算。试计算渠道底宽渠道底宽b b。我吓了一跳,蝎子是多么
18、丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物46我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物473) )按水力最优断面的条件,设计断面尺寸按水力最优断面的条件,设计断面尺寸b b和和h h 已知已知n n、m m、i i、Q Q、h h(或(或b b),求),求b b(或(或h h),需计),需计算求解。算求解。 4) )已知:已知: m m、n n、i i、Q Q、v vmaxmax , ,求求b b、h h(3)设计渠道断面尺寸(
19、 b,h)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物48已知:一梯形断面中壤土渠道,渠中通过的流已知:一梯形断面中壤土渠道,渠中通过的流Q=5m/s,边坡系数边坡系数m=1.0,粗糙系数,粗糙系数n=0.020 ,底坡,底坡i=0.0002。试求:试求:1)按水力最优条件设计断面;)按水力最优条件设计断面; 2)若宽深比)若宽深比b/h=2来设计断面,渠中流速是否满足来设计断面,渠中流速是否满足不冲条件。不冲条件。 解:解:1)水力最优)水力最优222( 1)2( 111)0.83mbmmhb=+-=
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