水力学 明渠恒定流PPT课件

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。pJJi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。 0i第4页/共42页 8-3恒定均匀流基本公式 1谢才（Antoine Chezy）公式

2、流量模数第5页/共42页 8-3恒定均匀流基本公式 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 yRnC1) 1 . 0(75. 013. 05 . 2nRny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 mmmmmmmmhb222222121)1(2)1(2第10页/共42页 8-5恒定均

3、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 ),(inhbmfRiACQ322135213211iAniARnRiACQ22KQi 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：水深与管径的比值； 充满角：湿周所对的圆心角； dh2d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

4、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、临界流及其判别标准mghC mh 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

5、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： )(20022hgAQAh)(0222hgA

6、QAh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： 22221112ccyAgAQyAgAQhhhhES 4)(3)55 . 4(21ahLj jjjLL)0 . 35 . 2(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。hh hht hht hht )()(hh 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 8-10 明渠恒定非

7、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222011FrKKidsdh第34页/共42页222011FrKKidsdh第35页/共42页222011FrKKidsdh第36页/共42页222011FrKKidsdh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