水力学第八讲.ppt

《水力学第八讲.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水力学第八讲.ppt（43页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第八章第八章 明渠恒定流明渠恒定流 8-1明渠的分类明渠的分类明渠：人工修建的渠道或自然形成的河道；具有明渠：人工修建的渠道或自然形成的河道；具有自由水（表）面。自由水（表）面。1顺坡、平坡和逆坡渠道顺坡、平坡和逆坡渠道 8-1明渠的分类明渠的分类2棱柱型渠道与非棱柱型渠道棱柱型渠道与非棱柱型渠道棱柱型渠道：纵向几何条件沿程不变的长直渠道；棱柱型渠道：纵向几何条件沿程不变的长直渠道；非棱柱型渠道：纵向几何条件沿程变化的渠道。非棱柱型渠道：纵向几何条件沿程变化的渠道。棱柱型渠道棱柱型渠道 8-1明渠的分类明渠的分类3明渠的横断面明渠的横断面 复式断面复式断面 8-1明渠的分类明渠的分类3明渠的横

2、断面明渠的横断面 8-2恒定均匀流特征恒定均匀流特征1恒定均匀流水力特征恒定均匀流水力特征过流断面面积、水深沿程不变；过流断面面积、水深沿程不变；过流断面平均流速、流速分布沿程不变；过流断面平均流速、流速分布沿程不变；底坡线、总水头线、水面线三线平行；底坡线、总水头线、水面线三线平行；水体重力沿水流方向分力等于阻碍水流运动的水体重力沿水流方向分力等于阻碍水流运动的摩擦力。摩擦力。8-2恒定均匀流特征恒定均匀流特征2恒定均匀流产生条件恒定均匀流产生条件明渠均匀流必须是恒定流；明渠均匀流必须是恒定流；明渠均匀流必须是棱柱形渠道糙率系数明渠均匀流必须是棱柱形渠道糙率系数沿程不变；沿程不变；明渠均匀流

3、必须是流量沿程不变；明渠均匀流必须是流量沿程不变；明渠均匀流必须是顺坡渠道。明渠均匀流必须是顺坡渠道。8-3恒定均匀流基本公式恒定均匀流基本公式1谢才（谢才（Antoine Chezy）公式）公式流量模数流量模数 8-3恒定均匀流基本公式恒定均匀流基本公式2曼宁曼宁(Robert Manning)公式；公式；8-3恒定均匀流基本公式恒定均匀流基本公式3巴甫洛夫斯基巴甫洛夫斯基(H.H.a)公式公式 其中其中 8-4明渠水力最优断面和允许流速明渠水力最优断面和允许流速1水力最优断面水力最优断面渠道输水能力最大的断面形状为水力最优断面渠道输水能力最大的断面形状为水力最优断面。8-4明渠水力最优断面

4、和允许流速明渠水力最优断面和允许流速1水力最优断面水力最优断面 8-4明渠水力最优断面和允许流速明渠水力最优断面和允许流速1水力最优断面水力最优断面2渠道的允许流速渠道的允许流速 8-5恒定均匀流水力计算基本问题恒定均匀流水力计算基本问题六个基本变量：六个基本变量：1验算渠道的输水能力验算渠道的输水能力流量流量 2确定渠道底坡确定渠道底坡底坡底坡 3确定渠道断面尺寸确定渠道断面尺寸 8-6无压圆管均匀流的水力计算无压圆管均匀流的水力计算 1无压圆管的水力要素无压圆管的水力要素充满度：水深与管径的比值；充满度：水深与管径的比值；充满角：湿周所对的圆心角；充满角：湿周所对的圆心角；变化流量变化流量

5、/充满流充满流量量 8-6无压圆管均匀流的水力计算无压圆管均匀流的水力计算 2无压圆管均匀流水流特征无压圆管均匀流水流特征管道不满流具有明渠管道不满流具有明渠 均匀流特征；均匀流特征；在达到管道满流前流速、在达到管道满流前流速、流量达到最大值。流量达到最大值。8-6无压圆管均匀流的水力计算无压圆管均匀流的水力计算 3无压圆管均匀流的水力计算问题无压圆管均匀流的水力计算问题 8-7恒定非均匀流产生条件及其特征恒定非均匀流产生条件及其特征1恒定非均匀流产生条件恒定非均匀流产生条件天然河道、水利工程（闸、坝、堰、桥、涵）天然河道、水利工程（闸、坝、堰、桥、涵）2恒定非均匀流水流特征恒定非均匀流水流特

6、征 过流断面面积、水深沿程改变；过流断面面积、水深沿程改变；底坡线、总水头线、水面线三线不平行、不底坡线、总水头线、水面线三线不平行、不相等。相等。8-8 明渠非均匀流的若干概念明渠非均匀流的若干概念干扰波传播速度：干扰波传播速度：；平均水深；平均水深；1急流、缓流、临界流及其判别标准急流、缓流、临界流及其判别标准 8-8 明渠非均匀流的若干概念明渠非均匀流的若干概念2断面比能断面比能(沿自由面上的流线沿自由面上的流线)8-8 明渠非均匀流的若干概念明渠非均匀流的若干概念2断面比能断面比能 8-8 明渠非均匀流的若干概念明渠非均匀流的若干概念2断面比能断面比能 8-8 明渠非均匀流的若干概念明

7、渠非均匀流的若干概念3临界水深、临界底坡临界水深、临界底坡 8-8 明渠非均匀流的若干概念明渠非均匀流的若干概念3临界水深、临界底坡临界水深、临界底坡 8-8 明渠非均匀流的若干概念明渠非均匀流的若干概念3临界水深、临界底坡临界水深、临界底坡 8-9跌水与水跃跌水与水跃 从急流到缓流过渡的从急流到缓流过渡的局部水力现象称为水跃。局部水力现象称为水跃。从缓流到急流过渡的从缓流到急流过渡的局部水力现象称为跌水。局部水力现象称为跌水。用于消除泄水建筑物下用于消除泄水建筑物下游高速水流的巨大能量。游高速水流的巨大能量。8-9跌水与水跃跌水与水跃 1水跃现象水跃现象 8-9跌水与水跃跌水与水跃 2水跃的

8、基本方程水跃的基本方程 8-9跌水与水跃跌水与水跃 2水跃的基本方程水跃的基本方程 8-9跌水与水跃跌水与水跃 3水跃函数图示水跃函数图示水跃函数曲线：水跃函数曲线：8-9跌水与水跃跌水与水跃 4共轭水深的计算共轭水深的计算对方程对方程 采用列表计算法。采用列表计算法。5水跃的能量损失与长度的计算水跃的能量损失与长度的计算矩形断面渠道水跃的能量损失：矩形断面渠道水跃的能量损失：矩形断面渠道水跃长度计算的经验公式：矩形断面渠道水跃长度计算的经验公式：跃后长度公式：跃后长度公式：8-9跌水与水跃跌水与水跃 6水跃发生的位置水跃发生的位置 三种形式：远驱式，临界式，淹没式。三种形式：远驱式，临界式，

9、淹没式。8-10 明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线 1明渠恒定非均匀渐变流的基本微分方程明渠恒定非均匀渐变流的基本微分方程 8-10 明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线 1明渠恒定非均匀渐变流的基本微分方程明渠恒定非均匀渐变流的基本微分方程 8-10 明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线 2棱柱型渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线定性棱柱型渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线定性分析分析 8-10 明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线 2棱柱型渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线定性棱柱型渠道中恒定非均匀渐变

10、流水面曲线定性分析分析 8-10 明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线 2棱柱型渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线棱柱型渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线定性分析定性分析棱柱形渠道水面曲线的衔接棱柱形渠道水面曲线的衔接（1）从缓流过渡到缓流）从缓流过渡到缓流棱柱形渠道水面曲线的衔接棱柱形渠道水面曲线的衔接（2）从急流过渡到急流）从急流过渡到急流（3）从缓流过渡到急流）从缓流过渡到急流 （4）从急流过渡到缓流）从急流过渡到缓流 8-10 明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线 3明渠恒定非均匀流渐变流水面曲线计算（分段求明渠恒定非均匀流渐变流水面曲线计算（分段求和法）和法）本章小结本章小结1、明渠均匀流水力特征、明渠均匀流水力特征2、明渠均匀流水力计算公式、明渠均匀流水力计算公式3、水力最优断面设计、水力最优断面设计4、水面线定性分析、水面线定性分析思考题思考题8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6习题习题8-4，8-5，8-12