流力放映第8章(101)上课.ppt

2020 3 22 1 2020 3 22 2 2020 3 22 3 掌握明渠均匀流产生的条件 特征 水力计算 学习重点 2020 3 22 4 8 1概述 2020 3 22 5 一 明渠流动的特征 2020 3 22 6 二 明渠分类 1 据明渠的形成条件 2 据渠道过流断面的形状 尺寸是否沿程改变 2020 3 22 7 3 按过流断面的几何形状 2020 3 22 8 2020 3 22 9 2020 3 22 10 4 按渠道底坡 2020 3 22 11 底坡坡度i 沿渠道作一纵向剖开 渠底成一斜线 此斜线的坡度称为底坡坡度 坡降i计算 2020 3 22 12 若 很小 则 5 按流动是否恒定 2020 3 22 13 8 2恒定明渠均匀流 一 特性及发生条件 1 h v u A 断面尺寸 形状沿程不变 1 水力特性 2020 3 22 14 2 J JP i 2020 3 22 15 2020 3 22 16 判断 非棱柱体渠道中 流线也会是平行直线 故水流也可能形成均匀流 2020 3 22 17 2 形成条件 在实际工程中 大多都属于非均匀流 但在一定的条件下 可将某段流动近似地视为均匀流 以简化计算 2020 3 22 18 二 基本公式 谢才公式 1 流速 2 流量 K 流量模数 流量模数K的量纲为 A 无量纲B L2 T C L3 T D L T 2020 3 22 19 流量模数 流量模数为河流某一断面以上流域单位面积上的来水量 是在一个过水断面上的流量计算被科学地简化成仅与底坡相关的数学函数 即Q k J k则系统地概括了其他的水力因素 是有量纲的数据 称之为 流量模数 例 来水量采用年来水总量则称年径流量模数 采用洪峰流量则称洪峰流量模数 径流模数 径流模数的概念是 流域内单位面积 单位时间产生的径流量 以公升 秒 平方公里 计算公式为 M 1000Q F 式中M为径流模数 Q为流量 F为流域面积 径流是指水在地面上的流动 被渗到地下的水不算径流 2020 3 22 20 三 明渠均匀流水力计算基本类型 主要可归为以下四大类 2020 3 22 21 以梯形断面为例进行分析 1 验算渠道的输水能力 2020 3 22 22 2020 3 22 23 2 计算渠道的粗糙系数 方法 2020 3 22 24 3 设计渠道底坡 2020 3 22 25 谢才公式 2020 3 22 26 4 设计渠道断面尺寸 故可分为以下几种情况 2020 3 22 27 2020 3 22 28 1 b已定 h待定 2 据已知条件得出 方法 k h线 3 在k h曲线上查找与对应的h 2020 3 22 29 2 h已定 b待定 3 已定 求相应的b h 两个变量变为一个变量 方法 2 对大中型渠道 还应考虑经济条件 2020 3 22 30 4 据vmax设计b h 方法 2020 3 22 31 2 计算 2020 3 22 32 四 水力最优断面和允许流速 明渠均匀流计算的几个问题 1 水力最优断面 1 分析 Q f 断面尺寸 形状 n i Q f 断面尺寸 形状 2020 3 22 33 1 水力最优断面 是指当n i一定时 使渠道通过流量最大的断面形状 2020 3 22 34 2020 3 22 35 2 最优断面推导 曼宁公式 从理论上分析 此时的过流断面应为圆形 但因圆形断面施工困难 平日维护不便 故一般多采用梯形断面 当n i A一定时 x最小 可使Q最大 2020 3 22 36 3 梯形断面水力最优条件 4 矩形断面水力最优条件 2020 3 22 37 2 渠道允许流速 渠道既不遭冲刷 又不产生淤积的设计流速 渠道设计除考虑水力最优 最经济外 还应考虑渠道的防冲刷和防淤积能力 以保证液体流动畅通 不影响其输水能力 即 vmin v vmax 2020 3 22 38 2020 3 22 39 1 2 水力最优只是从水力学角度考虑 在实际工程中还应考虑工程造价 施工技术 运转费用 养护管理等 诸多方面的因素从而选择经济合理的断面 3 应该注意 2020 3 22 40 3 梯形断面安全超高 2020 3 22 41 假定 4 梯形断面安全超高 2020 3 22 42 2020 3 22 43 2020 3 22 44 2020 3 22 45 2020 3