水力学 明渠恒定流.pptx

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1、 8-1明渠的分类3明渠的横断面 复式断面第1页/共42页 8-1明渠的分类3明渠的横断面 第2页/共42页 8-2恒定均匀流特征1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；水体重力沿水流方向分力等于阻碍水流运动的摩擦力。第3页/共42页 8-2恒定均匀流特征2恒定均匀流产生条件明渠均匀流必须是恒定流；明渠均匀流必须是棱柱形渠道糙率系数沿程不变；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。第4页/共42页 8-3恒定均匀流基本公式1谢才（Antoine Chezy）公式流量模数第5页/共42页 8-3恒定均匀

2、流基本公式2曼宁(Robert Manning)公式；第6页/共42页 8-3恒定均匀流基本公式3巴甫洛夫斯基(H.H.a)公式 其中第7页/共42页 8-4明渠水力最优断面和允许流速1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。第8页/共42页 8-4明渠水力最优断面和允许流速1水力最优断面第9页/共42页 8-4明渠水力最优断面和允许流速1水力最优断面2渠道的允许流速 第10页/共42页 8-5恒定均匀流水力计算基本问题六个基本变量：1验算渠道的输水能力流量 2确定渠道底坡底坡 3确定渠道断面尺寸 第11页/共42页 8-6无压圆管均匀流的水力计算 1无压圆管的水力要素充满度：水

3、深与管径的比值；充满角：湿周所对的圆心角；变化流量/充满流量第12页/共42页 8-6无压圆管均匀流的水力计算 2无压圆管均匀流水流特征管道不满流具有明渠 均匀流特征；在达到管道满流前流速、流量达到最大值。第13页/共42页 8-6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 第14页/共42页 8-7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天然河道、水利工程（闸、坝、堰、桥、涵）2恒定非均匀流水流特征 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、不相等。第15页/共42页 8-8 明渠非均匀流的若干概念干扰波传播速度：；平均水深；1急流、缓流、临界流

4、及其判别标准 第16页/共42页 8-8 明渠非均匀流的若干概念2断面比能(沿自由面上的流线)第17页/共42页 8-8 明渠非均匀流的若干概念2断面比能第18页/共42页 8-8 明渠非均匀流的若干概念2断面比能第19页/共42页 8-8 明渠非均匀流的若干概念3临界水深、临界底坡第20页/共42页 8-8 明渠非均匀流的若干概念3临界水深、临界底坡第21页/共42页 8-8 明渠非均匀流的若干概念3临界水深、临界底坡第22页/共42页 8-9跌水与水跃 从急流到缓流过渡的局部水力现象称为水跃。从缓流到急流过渡的局部水力现象称为跌水。用于消除泄水建筑物下游高速水流的巨大能量。第23页/共42

5、页 8-9跌水与水跃 1水跃现象 第24页/共42页 8-9跌水与水跃 2水跃的基本方程第25页/共42页 8-9跌水与水跃 2水跃的基本方程第26页/共42页 8-9跌水与水跃 3水跃函数图示水跃函数曲线：第27页/共42页 8-9跌水与水跃 4共轭水深的计算对方程 采用列表计算法。5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：矩形断面渠道水跃长度计算的经验公式：跃后长度公式：第28页/共42页 8-9跌水与水跃 6水跃发生的位置 三种形式：远驱式，临界式，淹没式。第29页/共42页 8-10 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第30页/共42页

6、8-10 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第31页/共42页 8-10 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分析第32页/共42页 8-10 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分析第33页/共42页第34页/共42页第35页/共42页第36页/共42页第37页/共42页 8-10 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分析棱柱形渠道水面曲线的衔接（1）从缓流过渡到缓流第38页/共42页棱柱形渠道水面曲线的衔接（2）从急流过渡到急流（3）从缓流过渡到急流 （4）从急流过渡到缓流第39页/共42页 8-10 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（分段求和法）第40页/共42页本章小结1、明渠均匀流水力特征2、明渠均匀流水力计算公式3、水力最优断面设计4、水面线定性分析思考题8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6习题8-4，8-5，8-12 第41页/共42页感谢您的观看！第42页/共42页