水力學第7章明渠非均勻流ppt課件

1、水力學教學課件水力學教學課件主講教師：劉偉主講教師：劉偉答疑地點：綜合實驗樓答疑地點：綜合實驗樓106明渠非均勻流明渠非均勻流非均勻流產(chǎn)生的緣由非均勻流產(chǎn)生的緣由水 跌水 躍非 均 勻 漸 變 流急 變 流非 均 勻非 均 勻 漸 變 流均 勻 流1 1渠道的斷面外形、尺寸、粗糙系數(shù)及底坡渠道的斷面外形、尺寸、粗糙系數(shù)及底坡i i沿程有變化；沿程有變化；2 2渠道較短或者渠中有水工建筑物存在。渠道較短或者渠中有水工建筑物存在。明渠非均勻流的特點明渠非均勻流的特點 1 1水深水深h h和斷面平均流速和斷面平均流速v v沿程變化；沿程變化；2 2流線間相互不平行；流線間相互不平行；3 3水力坡度線

2、、測壓管水頭線和底坡線彼此間水力坡度線、測壓管水頭線和底坡線彼此間不平行。不平行。 研討非均勻流的主要義務研討非均勻流的主要義務 1 1定性分析水面曲線；定性分析水面曲線；2 2定量計算水面曲線。定量計算水面曲線。 明渠水流的流態(tài)明渠水流的流態(tài)緩流：水流流速小，水勢緩流：水流流速小，水勢平穩(wěn)，遇到干擾，干擾的平穩(wěn)，遇到干擾，干擾的影響既能向下游傳播，又影響既能向下游傳播，又能向上游傳播能向上游傳播急流：水流流速大，水勢急流：水流流速大，水勢湍急，遇到干擾，干擾的湍急，遇到干擾，干擾的影響只能向下游傳播，而影響只能向下游傳播，而不能向上游傳播不能向上游傳播明渠恒定流的三種流動類型明渠恒定流的三種

3、流動類型 緩流緩流 急流急流 臨界流臨界流 緩流的特點：緩流中水深較大，流速較小，干緩流的特點：緩流中水深較大，流速較小，干擾波既能向上游傳播也能向下游傳播。擾波既能向上游傳播也能向下游傳播。 急流的特點：急流中水深較淺，流速較大，急急流的特點：急流中水深較淺，流速較大，急流渠道中干擾波只能向下游傳播。流渠道中干擾波只能向下游傳播。 流動類型的判別流動類型的判別 波速法波速法 弗汝德弗汝德W.FroudeW.Froude數(shù)法數(shù)法 斷面比能法斷面比能法 水深法水深法 底坡法底坡法 1.1.波速法波速法 波速法是經(jīng)過渠中的斷面平均速度波速法是經(jīng)過渠中的斷面平均速度v v與干擾波在靜與干擾波在靜水中

4、的傳播速度水中的傳播速度c c對比來確定流動類型。對比來確定流動類型。 ,vcvcvc緩流臨界流急流hgBgAc/普通斷面渠道靜水中波速普通斷面渠道靜水中波速c c為為 將一塊石子投入靜水中，水面以投石點為中心將一塊石子投入靜水中，水面以投石點為中心產(chǎn)生一系列同心圓，其以一定速度分開中心向產(chǎn)生一系列同心圓，其以一定速度分開中心向周圍分散周圍分散 vwvw 將石子投入等速運動的水流中，那么波傳播速將石子投入等速運動的水流中，那么波傳播速度是水流流速與波速向量和。當水流流速小于度是水流流速與波速向量和。當水流流速小于波速波速v vw時，微波只時，微波只向投石點下游傳播，對上游的流動沒有影響。向投石

5、點下游傳播，對上游的流動沒有影響。 vw + v 一平底矩形斷面水渠，水體靜止，水深為一平底矩形斷面水渠，水體靜止，水深為h，水中有，水中有一個直立的平板。用直立平板向左撥動一下，板左邊一個直立的平板。用直立平板向左撥動一下，板左邊水面激起一微小動搖，波高水面激起一微小動搖，波高h，波以速度，波以速度vw從右向從右向左傳播。察看微波傳播：左傳播。察看微波傳播： 波形所到之處將帶動水流波形所到之處將帶動水流運動，流速隨時間變化，是非恒定流，但可化為恒定運動，流速隨時間變化，是非恒定流，但可化為恒定流。流。 vwhh 選動坐標隨波峰運動，假想隨波前進來察看渠選動坐標隨波峰運動，假想隨波前進來察看渠

6、中水流相對于動坐標系中水流相對于動坐標系 波靜止渠中原靜止水波靜止渠中原靜止水體以波速體以波速vw從左向右流動，整個水體等速度從左向右流動，整個水體等速度向右運動，水流為恒定流，水深沿程變化，是向右運動，水流為恒定流，水深沿程變化，是非均勻流。非均勻流。 vwhh 斷面斷面2：波峰處：波峰處 斷面斷面1：未受波影響：未受波影響 忽略能量損失，由延續(xù)方程和能量方程忽略能量損失，由延續(xù)方程和能量方程 得得 12hv1 = vwh12v2能量方程：能量方程：gvhhgvhw2222121 延續(xù)方程：延續(xù)方程：wBhvvhhB2 得得 hhhhghvw21/1對于波高對于波高 h h 的波的波小波小波

7、 hgvw 斷面平均水深，斷面平均水深，A為過水斷面面積，為過水斷面面積，B為水面寬為水面寬度度 順水波：順水波： 微波傳播方向和水流方向一致微波傳播方向和水流方向一致 式中，式中， 順水波傳播波速。順水波傳播波速。 逆水波逆水波: 微波傳播方向和水流方向相反微波傳播方向和水流方向相反 式式中，中， 逆水波傳播波速逆水波傳播波速. BAh hgvvvvwwwvhgvvvvwwwv2.2.弗勞德弗勞德W.FroudeW.Froude數(shù)法數(shù)法 經(jīng)過渠中的斷面平均速度經(jīng)過渠中的斷面平均速度v v與干擾波在靜水中的傳與干擾波在靜水中的傳播速度播速度c c之比來確定流動類型。之比來確定流動類型。弗勞德數(shù)

8、弗勞德數(shù)vvFrcgh1,1,1,FrFrFr緩流臨界流急流流動類型的判別流動類型的判別當當V=c時，是急流與緩流的臨界形狀。時，是急流與緩流的臨界形狀。 對臨界流動來說，斷面平均流速恰好與微波相對波速相等，對臨界流動來說，斷面平均流速恰好與微波相對波速相等，即即V= 這時：這時： ghc 1ghcghVghV是一個無量綱的數(shù)，稱為弗勞德數(shù)，用是一個無量綱的數(shù)，稱為弗勞德數(shù)，用Fr表示。表示。 流動是臨界流時，弗勞德數(shù)等于流動是臨界流時，弗勞德數(shù)等于1。所以液體在明渠中的流動。所以液體在明渠中的流動形狀也可用弗勞德數(shù)來進展判別。形狀也可用弗勞德數(shù)來進展判別。 定義弗勞德定義弗勞德Froude數(shù)

9、數(shù)VFrgh當當 時時,水流為緩流，水流為緩流，1Fr 當當 時時,水流為急流，水流為急流，1Fr 當當 時時,水流為臨界流，水流為臨界流，1Fr 弗勞德弗勞德Froude數(shù)的物理意義：數(shù)的物理意義：表示過水斷面單位分量液體平均動能與平均表示過水斷面單位分量液體平均動能與平均勢能之比的二倍開平方，勢能之比的二倍開平方，F(xiàn)r愈大，意味著水愈大，意味著水流的平均動能所占的比例愈大。流的平均動能所占的比例愈大。Fr 慣性力重力表示水流的慣性力與重力兩種作用的對比關表示水流的慣性力與重力兩種作用的對比關系。急流時，慣性對水流起主導作用；緩流系。急流時，慣性對水流起主導作用；緩流時，重力對水流起主導作用

10、。時，重力對水流起主導作用。hgvhgvFr2223. 3. 斷面比能法斷面比能法 單位分量水單位分量水體相對于過水斷面最低點體相對于過水斷面最低點處的程度面的總能量定義處的程度面的總能量定義為斷面比能，也稱為斷面為斷面比能，也稱為斷面單位能量，記為單位能量，記為e e 。 22222gAQhgvhe=0，故在平坡，故在平坡i=0和逆坡和逆坡i0時：時：那么要看那么要看J和和i的大小來決議了。的大小來決議了。 斷面比能函數(shù)的特點斷面比能函數(shù)的特點 當流量、斷面外形及尺寸一定時，斷面比能當流量、斷面外形及尺寸一定時，斷面比能EsEs只只是水深是水深h h的函數(shù)的函數(shù) 當當h0h0時時A0A0，于

11、是，于是ee，即斷面比能函數(shù)，即斷面比能函數(shù)曲線與程度軸漸近相切；曲線與程度軸漸近相切； 當當hh時時AA，于是，于是ee，即斷面比能曲線，即斷面比能曲線與過坐標原點的與過坐標原點的4545線漸近相切。線漸近相切。 )2/(22gAQhe斷面比能函數(shù)曲線斷面比能函數(shù)曲線 =臨界流緩流急流(a)(b)45臨界水深臨界水深 crhhminssEEdhdAgAQdhdEs32122/vghFr23211FrgABQdhdEs急流臨界流緩流, 0, 0, 0dhdEdhdEdhdESSS321gABQBAgv214.4.水深法水深法 ,crcrcrhhhhhh緩流臨界流急流=臨界流緩流急流(a)(b)

12、45臨界水深時對應的斷面比能最小臨界水深時對應的斷面比能最小0132gABQdhdEsgQBAcrcr23臨界方程臨界方程臨界方程的求解臨界方程的求解 1 1對于普通斷面外形的渠道可以經(jīng)過試算法對于普通斷面外形的渠道可以經(jīng)過試算法求得臨界水深。求得臨界水深。2 2對于矩形斷面對于矩形斷面 crBbcrcrAbh/qQ bgbqbhbcr223332gqhcrgQBAcrcr235. 5. 底坡法底坡法 在流量、斷面外形及尺寸一定的棱柱在流量、斷面外形及尺寸一定的棱柱形渠道中，均勻流水深恰巧等于臨界水深時的形渠道中，均勻流水深恰巧等于臨界水深時的渠底坡度定義為臨界坡度，記為渠底坡度定義為臨界坡度

13、，記為icricr。 將正常水深將正常水深h0h0滿足的均勻流方程和滿足的均勻流方程和hcrhcr滿足的臨界滿足的臨界方程聯(lián)立求解就可以得到臨界坡度。方程聯(lián)立求解就可以得到臨界坡度。 crcrcrcriRACQ gQBAcrcr23crcrcrcrBCgi22crcrCgi臨界坡度臨界坡度1 1當渠道實踐的坡度小于某一流量下的臨界坡度，當渠道實踐的坡度小于某一流量下的臨界坡度，即即iicrihcrh0hcr時，稱此渠道坡度為緩坡；時，稱此渠道坡度為緩坡；2 2當當i=icri=icr，從而，從而h0=hcrh0=hcr時，此渠道的坡度稱為臨時，此渠道的坡度稱為臨界坡度；界坡度； 3 3當當ii

14、criicr，從而，從而h0hcrh0hcr時，此渠道的坡度稱為陡時，此渠道的坡度稱為陡坡。坡。 留意：渠道底坡的緩陡之稱并不是固定不變的。留意：渠道底坡的緩陡之稱并不是固定不變的。 急流從而臨界流從而緩流從而,000crcrcrcrcrcrhhiihhiihhii當流量變化時相應的臨界水深要變化，因此臨界坡度也有變當流量變化時相應的臨界水深要變化，因此臨界坡度也有變化，該渠道底坡的緩陡之稱也將隨之變化。化，該渠道底坡的緩陡之稱也將隨之變化。 判別法流態(tài)按波速按波速Vw按佛汝按佛汝德數(shù)德數(shù)Fr按斷面比按斷面比能法能法按臨界水按臨界水深深hk均勻流時按底坡均勻流時按底坡緩緩 流流V VwFr h

15、ki hk臨界流臨界流V= VwFr=1h= hki=ik ,h0= hk急急 流流V VwFr1h ik ,h0hcrhhcr時，時，J(h)J(h)值隨水值隨水深的增大而增大；深的增大而增大； 當當hhcrhhcr時，時，J(h)J(h)值隨水值隨水深的增大而減?。簧畹脑龃蠖鴾p??； 共扼水深就是同一條鉛垂線與水躍函數(shù)曲線相共扼水深就是同一條鉛垂線與水躍函數(shù)曲線相交的兩點所對應的水深。躍前水深愈小對應的躍交的兩點所對應的水深。躍前水深愈小對應的躍后水深愈大。后水深愈大。 水躍函數(shù)曲線的特點水躍函數(shù)曲線的特點 曲線上對應水躍函數(shù)最小曲線上對應水躍函數(shù)最小值的水深就是臨界水深值的水深就是臨界水深

16、hcrhcr； 矩形斷面渠道共軛水深的計算公式矩形斷面渠道共軛水深的計算公式2/, 2/21hyhycc hbAhbA 21,Qbq2 22 222ghqghqhh0222 2 gqhhhh 181232hgqhh 181232hgqhh22221211gAQAygAQAycc181222 Frhh181221 Frhh矩形斷面渠道共軛水深與臨界水深的關系矩形斷面渠道共軛水深與臨界水深的關系02222 gqhhhh02322 crhhhhh 18123hhhhcr 18123hhhhcr躍長的計算躍長的計算矩形斷面程度底坡渠道中自在水躍的長度普通是矩形斷面程度底坡渠道中自在水躍的長度普通是由閱

17、歷公式確定。由閱歷公式確定。0.93110.81jlh Fr6.9jlhh6.1jlh14.510Fr 水躍消能水躍消能躍前斷面與躍后斷面單位分量水體的總機械能之躍前斷面與躍后斷面單位分量水體的總機械能之差定義為水躍中消除的能量，記為差定義為水躍中消除的能量，記為EjEj。hqv/12 22 222ghqghqhhhqv /2水躍的消能功率水躍的消能功率 gvhgvhEj222121hhhhEj 43)kW(8 . 9jjEQN將水躍中消除的能量與躍前斷面單位分量水體將水躍中消除的能量與躍前斷面單位分量水體的總機械能之比定義為水躍的消能系數(shù)，記為的總機械能之比定義為水躍的消能系數(shù)，記為KjKj

18、，即，即 21 1(%)2jjEKvhg14.59.0Fr 水躍穩(wěn)定，消能效率高，躍后水面水躍穩(wěn)定，消能效率高，躍后水面也較平穩(wěn)。也較平穩(wěn)。 %70%45jK 由緩流向急流過渡時一定經(jīng)過臨界水深由緩流向急流過渡時一定經(jīng)過臨界水深hcrhcr，此時會產(chǎn)生水面降落的部分水力景象，此，此時會產(chǎn)生水面降落的部分水力景象，此景象稱為水跌或跌水。景象稱為水跌或跌水。 =臨 界 流緩 流急 流(a)(b)45水跌水跌緩坡接陡坡的渠道會產(chǎn)生水跌景象緩坡接陡坡的渠道會產(chǎn)生水跌景象( c )c0c0c( b )0 2c0 1( a )c圖圖a a中前段渠道中前段渠道i1icri1icr;i2icr;圖圖b b中緩

19、坡渠道末端有一中緩坡渠道末端有一跌坎；可以將跌坎看作跌坎；可以將跌坎看作為為ii的陡坡渠道的陡坡渠道; ;圖圖c c是水庫出口接一陡坡是水庫出口接一陡坡渠道，水庫中的流動可渠道，水庫中的流動可以視為緩流。以視為緩流。 ( c )c0c0c( b )0 2c0 1( a )c 水跌的位置就發(fā)生在水跌的位置就發(fā)生在緩坡渠段和陡坡渠段的緩坡渠段和陡坡渠段的交接斷面處，此斷面稱交接斷面處，此斷面稱為控制斷面。為控制斷面。 只需渠中流量一定，只需渠中流量一定，控制斷面處的水深是獨控制斷面處的水深是獨一確定的值一確定的值hcrhcr。水跌的特點水跌的特點7.6 7.6 明渠漸變流的根本微分方程明渠漸變流的

20、根本微分方程定性分析定量計算水面曲線的根據(jù)。定性分析定量計算水面曲線的根據(jù)。 1122在明渠恒定漸變流中取相距在明渠恒定漸變流中取相距dsds的兩過水斷面的兩過水斷面1-11-1和和2-22-2，列能量方程。，列能量方程。 fdhgdvvdhhdzzgvhz2222 fdhgdvvdhhdzzgvhz2222dzids dsKQgdvvdvvdhhidszgvhz22222222dsKQigvdvdh22dsKQigvhd222222KQidsdEs明渠恒定漸變流的根本微分方程明渠恒定漸變流的根本微分方程22/ KdsQdhf23211FrgABQdhdEs22KQidsdEs222221Fr

21、KQidhdEKQidsdhssfEJidsdh22/fQKJ水面曲線定性分析的實際根底水面曲線定性分析的實際根底: :明渠恒定漸變流的明渠恒定漸變流的根本微分方程根本微分方程 對于正底坡渠道對于正底坡渠道i0 i0 sfEJidsdh對于平底坡渠道對于平底坡渠道i=0 i=0 sfEJdsdh對于反底坡渠道對于反底坡渠道i0 i0 dh/ds0時，水深沿程添加，產(chǎn)生雍水曲線時，水深沿程添加，產(chǎn)生雍水曲線; ; dh/ds0 dh/ds0 i0 平底坡平底坡i=0 i=0 反底坡反底坡i0 i0 緩坡、陡坡和臨界坡緩坡、陡坡和臨界坡 能發(fā)生均勻流能發(fā)生均勻流 不能發(fā)生均勻流不能發(fā)生均勻流 不能

22、發(fā)生均勻流不能發(fā)生均勻流 既有既有N-NN-N線也有線也有K-KK-K線，除臨界坡外均有三個分區(qū)線，除臨界坡外均有三個分區(qū) 沒有沒有N-NN-N線有線有K-KK-K線，有兩個分區(qū)線，有兩個分區(qū) 反底坡 臨界坡 =緩坡不同水面曲線依次加腳標不同水面曲線依次加腳標1 1、2 2、3 3、0 0、 以示區(qū)別。以示區(qū)別。 定性分析水面曲線定性分析水面曲線 根據(jù)知水深根據(jù)知水深h h在詳細渠道中所處的區(qū)，確定在詳細渠道中所處的區(qū)，確定水面曲線的類型；水面曲線的類型； 指出指出dh/dsdh/ds的極限情況，即水面曲線兩端的極限情況，即水面曲線兩端的變化趨勢。的變化趨勢。 壅水曲線還是降水曲線，是哪種類型

23、的壅水曲線壅水曲線還是降水曲線，是哪種類型的壅水曲線和哪種類型的降水曲線；和哪種類型的降水曲線； n 緩坡緩坡(iicr)(iicr)上上a a區(qū)的水面曲線區(qū)的水面曲線0crhhh0hh22220/fJQKiKKi0fiJcrhh0sE( )/0( )fsiJdh dsEa1a1型壅水曲線型壅水曲線反 底 坡臨 界 坡=緩 坡在上游在上游0hh0/0( )dh ds水面線與水面線與N-NN-N線漸近相切線漸近相切在下游在下游h 0,ffJiJi/1idh dsi水面線與程度線漸近相切水面線與程度線漸近相切0sE1sE0,ffJiJin 緩坡緩坡(iicr)(iicr)上上a a區(qū)的水面曲線兩端

24、變化趨勢區(qū)的水面曲線兩端變化趨勢111crhh0sEb1b1型降水曲線型降水曲線0hhhcr0hh iKiKKQJf22022/0fJi0)()(/sfEJidsdhn 緩坡緩坡(iicr)(iicr)上上b b區(qū)的水面曲線區(qū)的水面曲線反 底 坡臨 界 坡=緩 坡在上游在上游0hh0/0( )dh ds水面線與水面線與N-NN-N線漸近相切線漸近相切在下游在下游水面線產(chǎn)生水跌水面線產(chǎn)生水跌0sE0sEcrhh 0,ffJiiJ0)(/dsdh0,ffJiJin 緩坡緩坡(iicr)(iicr)上上b b區(qū)的水面曲線兩端變化趨勢區(qū)的水面曲線兩端變化趨勢1c1c1型壅水曲線型壅水曲線0hhhcr0

25、hh iKiKKQJf22022/0fJi0)()(/sfEJidsdhcrhh 0sEn 緩坡緩坡(iicr)(iicr)上上c c區(qū)的水面曲線區(qū)的水面曲線反 底 坡臨 界 坡=緩 坡在上游，始于某一控制水深。在上游，始于某一控制水深。在下游在下游水面線產(chǎn)生水躍水面線產(chǎn)生水躍)0(sEcrhh 0,ffJiiJ)0()(/dsdhn 緩坡緩坡(iicr)(iicr)(iicr)上上a a區(qū)的水面曲線區(qū)的水面曲線0fJi反 底 坡臨 界 坡=緩 坡0fiJ在上游在上游產(chǎn)生水躍產(chǎn)生水躍在下游在下游h 0,ffJiJi/1idh dsi水面線與程度線漸近相切水面線與程度線漸近相切0sE1sEcrh

26、h 0)(/dsdhn 陡坡陡坡(iicr)(iicr)上上a a區(qū)的水面曲線兩端的變化趨勢區(qū)的水面曲線兩端的變化趨勢222b2b2型降水曲線型降水曲線0fJi0)()(/sfEJidsdh0hhhcr0hh22220/fJQKiKKicrhh 0sEn 陡坡陡坡(iicr)(iicr)上上b b區(qū)的水面曲線區(qū)的水面曲線反 底 坡臨 界 坡=緩 坡在上游在上游0hh產(chǎn)生水跌產(chǎn)生水跌在下游在下游與與N-NN-N線漸近相切線漸近相切0sE0sEcrhh 0fJi0)(0/dsdh0)(/dsdh0fJin 陡坡陡坡(iicr)(iicr)上上b b區(qū)的水面曲線兩端的變化趨勢區(qū)的水面曲線兩端的變化趨

27、勢222c2c2型壅水曲線型壅水曲線0hh iKiKKQJf22022/0fJi0)()(/sfEJidsdhcrhh 0sEhhhcr0n 陡坡陡坡(iicr)(iicr)上上c c區(qū)的水面曲線區(qū)的水面曲線反 底 坡臨 界 坡=緩 坡在上游，始于某一控制水深。在上游，始于某一控制水深。在下游在下游0hh 0)(0/dsdh0fJi0sE與與N-NN-N線漸近相切線漸近相切n 陡坡陡坡(iicr)(iicr)上上c c區(qū)的水面曲線兩端的變化趨勢區(qū)的水面曲線兩端的變化趨勢222n 臨界底坡臨界底坡(i=icr)(i=icr)上的水面曲線上的水面曲線N-NN-N線與線與K-KK-K線重合，即沒有線

28、重合，即沒有b b區(qū)，只需區(qū)，只需a a區(qū)和區(qū)和c c區(qū)，區(qū)，也即只需也即只需a3a3型和型和c3c3型水面曲線。型水面曲線。 3=3a3a3型曲線的變化規(guī)律介于型曲線的變化規(guī)律介于a1a1和和a2a2之間，之間，c3c3型曲線型曲線的變化規(guī)律介于的變化規(guī)律介于c1c1和和c2c2之間，即之間，即a3a3和和c3c3曲線只能曲線只能是兩條程度線。是兩條程度線。n 平底坡平底坡(i=0)(i=0)上的水面曲線上的水面曲線不存在正常水深不存在正常水深h0h0，即沒有，即沒有N-NN-N線，不存在線，不存在a a區(qū)，只區(qū)，只存在存在b b區(qū)和區(qū)和c c區(qū)，故只能產(chǎn)生區(qū)，故只能產(chǎn)生b0b0和和c0c0

29、水面曲線。水面曲線。 水深在水深在b b區(qū)區(qū)crhh 0/sfEJdsdh0sE00=0水 平 線b0b0型降水曲線型降水曲線在上游在上游h 1sE0/dsdh0/22KQJf在下游在下游crhh 0sEdsdh/產(chǎn)生水跌產(chǎn)生水跌n 平底坡平底坡(i=0)(i=0)上的水面曲線上的水面曲線00=0水 平 線 水深在水深在c c區(qū)區(qū)crhh 0sE0/sfEJdsdhc0c0型壅水曲線型壅水曲線在下游在下游crhh 0sEdsdh/產(chǎn)生水躍產(chǎn)生水躍在上游，始于某一控制水深。在上游，始于某一控制水深。n 反底坡反底坡(i0)(i0)上的水面曲線上的水面曲線 水深在水深在b b區(qū)區(qū)crhh 0/sf

30、EJdsdh0sEbb型降水曲線型降水曲線在上游在上游h 1sE|/idsdh|/22iKQJf在下游在下游crhh 0sEdsdh/產(chǎn)生水跌產(chǎn)生水跌水 平 線0n 反底坡反底坡(i0)(i0)上的水面曲線上的水面曲線 水深在水深在c c區(qū)區(qū)crhh 0sE0/sfEJdsdhcc型壅水曲線型壅水曲線在下游在下游crhh 0sEdsdh/產(chǎn)生水躍產(chǎn)生水躍在上游，始于某一控制水深。在上游，始于某一控制水深。水平線icriicr上的上的b b區(qū)是急流，其他底坡區(qū)是急流，其他底坡的的b b區(qū)是緩流區(qū)是緩流; ; 與與N-NN-N相鄰的水面線，都與相鄰的水面線，都與N-NN-N線漸近線漸近; ; 與與

31、K-KK-K相鄰的水面線，都趨向與相鄰的水面線，都趨向與K-KK-K線正交線正交; ; 在在i0i0的三種底坡上，可發(fā)生均勻流，也可的三種底坡上，可發(fā)生均勻流，也可發(fā)生非均勻流發(fā)生非均勻流; ; 發(fā)生在緩坡上的均勻流，必為緩流均勻流；發(fā)生在緩坡上的均勻流，必為緩流均勻流； 發(fā)生在陡坡上的均勻流，必為急流均勻流；發(fā)生在陡坡上的均勻流，必為急流均勻流； 發(fā)生在臨界坡上的均勻流，必為臨界均勻流。發(fā)生在臨界坡上的均勻流，必為臨界均勻流。 在在i0i0的底坡上，不能發(fā)生均勻流，但可發(fā)的底坡上，不能發(fā)生均勻流，但可發(fā)生緩流，也能發(fā)生急流。生緩流，也能發(fā)生急流。 例例1：現(xiàn)要設計一土渠，某段因所經(jīng)地形較陡，：現(xiàn)要設計一土渠，某段因所經(jīng)地形較陡，故將設立跌坎經(jīng)過。因此，渠道產(chǎn)生非均勻流，故將設立跌坎經(jīng)過。因此，渠道產(chǎn)生非均勻流，其中包括跌水景象。試問在跌坎前的土渠會不會其中包括跌水景象。試問在跌坎前的土渠會不會受沖刷？假設發(fā)生沖刷，問渠道的防沖在跌坎前受沖刷？假設發(fā)生沖刷，問渠道的防沖在跌坎前的土渠會不會受沖刷？假設發(fā)生沖刷，問渠道的的土渠會不會受沖刷？假設發(fā)生沖刷，問渠道的防沖鋪砌長度需求多長？防沖鋪砌長度需求多長？跌坎Q 水力計算根據(jù)：明渠輸水量水力計算根據(jù)：明渠輸水量Q=3.5m3/s，沿程過水斷面均為梯形，沿程過水斷面均為梯形，斷面邊坡系數(shù)斷面