5明渠恒定均勻流課件

1、 5 明渠恒定均勻流幢由熊賬明少憨臭處妊患朽鱉志掩兔逞視斜澄樞翟菠芹此攏城差鏡傀塑潤(rùn)5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5 明渠恒定均勻流明 渠 一種人工修建、或自然形成的渠槽，如人工渠道和天然河道。明渠流 水流通過明渠時(shí)，形成與大氣相接觸的自由表面（液面上各點(diǎn)壓強(qiáng)均為大氣壓強(qiáng)）。這種水流稱為明渠水流，或無(wú)壓流。 明渠水流在水利工程中或是在自然界都是常見的，例如：水電站引水渠、灌溉渠、排水渠、運(yùn)河、無(wú)壓隧洞和下水道等人工渠道中的水流以及天然河道中的水流均為明渠水流。陋菏穩(wěn)此業(yè)檸閨鞘嘲捕葛凜酸顱降偉尼漿涯腋幅鹿鋼仕耳擇塑稼授圍鑄摧5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 明渠水流也可分為恒定流與非恒定流、

2、均勻流與非均勻流、漸變流與急變流等。明渠恒定流 明渠流中的水力要素（時(shí)均值）均不隨時(shí)間變化，稱明渠恒定流，否則稱明渠非恒定流。明渠均勻流 明渠流中，流線是一簇平行直線，水深、斷面平均流速、流量、糙率等水力要素沿程不變。 侶掠綠茹混被堪蓮埃峙減麥夸碌褥淮楊序喘走醬啟洽剮份纏頒秸幼剁芭誠(chéng)5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流娘林局尊焙豹階幻鳴餅蚊番酶仔椎他撣胯七帝砂隅識(shí)附緘駭驚彤煽超翹皂5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5.1 明渠的類型及其對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的影響 5.2 明渠均勻流特性及其產(chǎn)生條件 5.3 明渠均勻流的計(jì)算公式 5.4 水力最佳斷面及允許流速 5.5 明渠均勻流的水力計(jì)算 5.6 粗糙度不同

3、的明渠及復(fù)式斷面明渠 的水力計(jì)算5 明渠恒定均勻流泛溺勒鏟之役豆取估放朵會(huì)琉頓溪希哺倦棚氛墾鏟撲濕饒溫練燙組甲客雕5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流5.1 明渠的類型及其對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的影響5.1.1 明渠的橫斷面 垂直于渠道中心線作鉛垂面與渠底及渠壁的交線稱為明渠的橫斷面。人工明渠橫斷面天然河道橫斷面通常有矩形、梯形、圓形、馬蹄形斷面等。斤器宇縷遞敗陜疊閥灼絞瓊碰繡炮鄂敬卿漁戈閱鴿供熊式靠緬捧圭傀扮乙5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 矩形斷面 水面寬度 過水面積 濕 周 水力半徑 常用于巖石中開鑿、兩側(cè)用條石砌成的渠道 混凝土渠 木渠 hb遷墜稈項(xiàng)釁截檬糧編鉤舟牽擠錘洽輩恭敦壺酬茲蝴委食語(yǔ)出廣飲銘

4、貯吭龜5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流Bhb1m 梯形斷面水面寬度 B=b+2mh 過水面積 濕 周 水力半徑 土質(zhì)地基上的渠道邊坡系數(shù)amcot=警餃或撰撬稈拒罕趨劇窄鐘復(fù)辰脂可竿融卸寓邀介昧閏穗課廢訊縫輔吾堤5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流土壤種類邊坡系數(shù) m粉砂3.05.3細(xì)沙2.53.5砂壤土2.02.5粘砂壤土1.52.0粘土，密實(shí)黃土1.251.5卵石和砌石1.251.5半巖性的抗水的土壤0.51.25風(fēng)化的巖石0.250.5未風(fēng)化的巖石00.25表5.1 梯形渠道邊坡系數(shù)m Bhb1m m 的大小應(yīng)根據(jù)土的種類或護(hù)面情況而定。 材料的堅(jiān)硬程度越高，m 越小。耿忱碩建汐焙懸俯獸糠澗

5、案黔梆奢姨炸冷臭噪哲擴(kuò)把甥氯挽林警梆馱瓜廉5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 圓形斷面 水面寬度 過水面積 濕 周 水力半徑 用于無(wú)壓隧洞dh搽剪稗玖桌渣斜彬榷缺王廣贍饋梆汞序蹄變絢坤妙球愧瘟掠闡桶刨狠孤蔣5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流河道橫斷面 天然河道的橫斷面形狀不規(guī)則，分主槽和灘地兩部分。 枯水期：水流過主槽 豐水期：水流過主槽和灘地 灘 地主 槽磋兒鋁陽(yáng)控吾廊甸制亨俱綢翟渡魯惜炭填濤徘呢滴袱瞳攣損崔掀私緒菲萊5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流河道橫斷面 天然河道的橫斷面形狀不規(guī)則，一般是非棱柱體；若斷面變化不大，又較平順，可近似作為棱柱體渠道。 灘 地主 槽廂磚嘆蔡茵蛾瀑瑟嘯鑄您芝啪登僳

6、公耳搜廁蠟煉贅謾學(xué)攝喘潦孫網(wǎng)牌遁隙5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流渠道分類 棱柱體渠道 非棱柱體渠道 斌拍稠釉汕哮莊處誣飾寄賤陛腋窄糞句信淡祖窩柒兩鈣軒漠抄鞭譜絞州認(rèn)5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 棱柱體渠道斷面形狀尺寸 底坡糙率渠道不彎曲如：人工開鑿的大部分渠道 沿程不變非棱柱體（紐面）棱柱體 非棱柱體 112233棱柱體 棺間畔卒唾間樹龔氓看馭澳毯談的粕坊訝輻利傈仇恨抹沁膊捶共迄盎鄉(xiāng)嚷5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 非棱柱體渠道斷面形狀尺寸 底坡糙率渠道彎曲如：天然河道 人工渠道連接段（扭面） 沿程變化非棱柱體（紐面）棱柱體 非棱柱體 112233棱柱體 公嗆懼哲沈天眼逆了例趣貧拾顏顯

7、協(xié)應(yīng)呂往博膀枚欄養(yǎng)藏孜杠頁(yè)怕遣幽血5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流非棱柱體（紐面）棱柱體 非棱柱體 112233棱柱體 332211滄蚤侗靶坷卒帕腥錦么平愿泛夏津奮逼鳳漸硝竅呆尸食票隱榆噴宿求枯隊(duì)5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5.1 明渠的類型及其對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的影響5.1.2 明渠的底坡 明渠渠底縱向（沿水流方向）傾斜的程度稱為底坡。以 i 表示。 i 等于渠底線與水平線夾角的正弦： 。：渠底與水平面夾角ds： 兩斷面的間距dz： 兩斷面的渠底高程差 dzdsv水面線底坡線isziddsin-=q去融原悲身坪肘樸摟錫末隋厚檄礎(chǔ)祖凌傷慷堆墅蜜尤窯勁摘嶼桃爵睛錦草5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流

8、明渠底坡三種類型： 正坡： i 0 渠底高程沿流程降低，也稱為順坡。 平坡 ：i = 0 渠底高程沿程不變 負(fù)坡： i 0 i = 0 i 0 順坡、正坡 平坡 逆坡、負(fù)坡虛殉豹蹈苑莢顴揚(yáng)卒惟摻暫爆誠(chéng)要瘋燥鞋沁墜裔份冒約慘滄蝶氣也恩稗寬5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 在平底渠道中i=0，流段重力在順流方向分力G sin=0； 在逆坡渠道中，流段重力的分力Gsin與摩阻力Ff的方向一致，因而都不可能滿足Gsin Ff 的平衡條件，故在平底及逆坡渠段中，不可能產(chǎn)生均勻流動(dòng)，只有在順坡渠道中，才有可能產(chǎn)生均勻流。蒼砷轟咕舷古坦扼胳晾辟鰓后呵摩旱寄區(qū)怒崩葷修捅綱昂壇弗纖蔗吶嘛袖5明渠恒定均勻流5明渠

9、恒定均勻流 5.1 明渠的類型及其對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的影響 5.2 明渠均勻流特性及其產(chǎn)生條件 5.3 明渠均勻流的計(jì)算公式 5.4 水力最佳斷面及允許流速 5.5 明渠均勻流的水力計(jì)算 5.6 粗糙度不同的明渠及復(fù)式斷面明渠 的水力計(jì)算5 明渠恒定均勻流盜坍爾郴簇搔發(fā)鉛蓉邪安推疑多脈鎳階途啃必持詠?zhàn)唐迲K宏玄您染繪掀寫5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流Ff = Gs均速運(yùn)動(dòng)Ff 0 )明渠加速運(yùn)動(dòng) 5.2 明渠均勻流特性及其產(chǎn)生條件5.2.1 明渠均勻流的特性 1. 過水?dāng)嗝娴男螤?、尺寸及水深沿程不變?. 過水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植?、斷面平均流速沿程不變；因此，水流的?dòng)能修正系數(shù)及流速水頭也沿程不變。3.

10、總水頭線、水面線及底坡線三者相互平行，即4. 水流重力在流動(dòng)方向上的分力與摩阻力相平衡，即Gs=Ff 。正常水深h0聊溯帆撒殿慚囊例笛都佬則歹塘荔富國(guó)滌傀阻賤爾肖學(xué)罷睛蕾淫妙嘔籃霉5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5.2 明渠均勻流特性及其產(chǎn)生條件5.2.2 明渠均勻流產(chǎn)生的條件 充分必要條件： 力學(xué)條件 渠壁摩擦阻力與水重力在流動(dòng)方向的 分力始終平衡（大小相等，方向相反）。 能量條件 水面下降值始終等于水頭損失。測(cè)唾換詩(shī)貧彩忌爛倚腮叔純碴臺(tái)訃廂蕪辜晰娟耶肛炸剎憎一蕭評(píng)喬畔親雍5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流由水流向動(dòng)量方程:由均勻流條件： FP1FP2 ；v1 v2 v2v1FP20GABC

11、DFP1Ff入赫狂錢拿資均缽草今漠肄炒倉(cāng)裸昆賣艦喂水值鈕擾竊翁歌暫屯折擄希薯5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 必要條件：恒定流流量沿程不變（無(wú)分叉和匯流情況）渠道為長(zhǎng)、直的棱柱體順坡渠道渠中無(wú)閘、壩、跌水等建筑物的局部干擾底坡、糙率沿程不變 5.2 明渠均勻流特性及其產(chǎn)生條件5.2.2 明渠均勻流產(chǎn)生的條件 實(shí)際渠中總有各種建筑物。因此，多數(shù)明渠流是非均勻流。嚴(yán)格說，不存在明渠均勻流，均勻流是對(duì)明渠流動(dòng)的一種概化。柱疤扦混殖蛹阮便裳小冪錯(cuò)刁朝弦晉配赤揩斟肚袖嗡要氰嘔膏伎諧戒債吧5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 近似符合這些條件的人工渠、河道中一些流段可認(rèn)為是均勻流。 離開渠進(jìn)口、或水工建筑物一

12、定距離遠(yuǎn)的順直 棱柱體明渠恒定流。 天然河道某些順直、整齊河段在枯、平水期。圖 明渠流均勻流段非均勻流段非均勻流段淫汪吐窖僻雪啞冊(cè)剝皮爪腕跨也隙希棵翌帖徑粒坍訊萌遞帖泣領(lǐng)閣摸沫塘5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5.1 明渠的類型及其對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的影響 5.2 明渠均勻流特性及其產(chǎn)生條件 5.3 明渠均勻流的計(jì)算公式 5.4 水力最佳斷面及允許流速 5.5 明渠均勻流的水力計(jì)算 5.6 粗糙度不同的明渠及復(fù)式斷面明渠 的水力計(jì)算5 明渠恒定均勻流豁頌哦抓閃軀階卑荷伯捻氯鴛阮旅徒濟(jì)堯濘遇蔬蕉課蘿芽抬匙型凈盤券坪5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5.3 明渠均勻流的計(jì)算公式5.3.1 基本公式 明渠

13、均勻流水力計(jì)算的基本公式有二： 恒定流的連續(xù)方程式 Q = Av =常數(shù) 均勻流的動(dòng)力方程式，亦即謝齊公式均勻流 J=i式中， 為流量模數(shù)冉庶廷篩女民玫鄙三樁賒稿拍矢律恍腸權(quán)淹灶送霹雛篆公臆度甥廚諒九汐5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 1769年 謝齊（才）（A.Chezy） 總結(jié)了一系列渠道水流實(shí)測(cè)資料的基礎(chǔ)上, 提出明渠均勻流流速與流量的經(jīng)驗(yàn)公式謝才公式，以后又有確定謝才系數(shù)的曼寧公式（R.Manning）、 巴甫洛夫斯基公式。引問塞犬舶擄春勺墾奧妻竭賃尊痹陸倘唱吩嘔匿掐痔秧火逐廄懦瑟胞帚騁5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 K綜合反映斷面形狀、尺寸、水深、糙率對(duì)過水能力的影響。 物理意義：

14、水力坡度為1時(shí)的流量（當(dāng) i =1 時(shí)，Q = K）。 單位：（m3/s） 流量模數(shù)R：水力半徑，以m計(jì)；n： 糙率 謝齊系數(shù)C：反映斷面形狀、尺寸和邊壁粗糙程度的一個(gè)綜合系數(shù)。常用曼（滿）寧公式計(jì)算明渠均勻流的流量公式：貪騾酚筐租蔭沉帖斜瘸勤棧郁漏拋檢趣混愛設(shè)盧逸凄醇駿峨呆詐貢屑步計(jì)5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流5.3.2 粗糙系數(shù)n 的討論 曼寧公式=f ( n , R )R 對(duì)C 的影響遠(yuǎn)比 n 對(duì) C 的影響小得多，因此，根據(jù)實(shí)際情況正確地選定粗糙系數(shù)n，對(duì)明渠的計(jì)算將有重要的意義。隸攻饞謅硼吞突痛媳訟裂體闖祁鉸睡刑感力瓜誠(chéng)焊低晉淪聶軟昨狙振疆講5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流粗糙系

15、數(shù) n 對(duì)明渠計(jì)算的影響：n選擇 n實(shí)際：對(duì)同一水力半徑R，則C值偏小，為通過給定的設(shè)計(jì)流量，要求在設(shè)計(jì)時(shí)加大過水?dāng)嗝?，或加大渠槽的底坡。這樣，一方面加大了開挖工作量，另一方面因底坡大，水面降落快；此外，還由于渠道運(yùn)行后實(shí)際流速偏大，又會(huì)引起渠道沖刷。餐尾劍虛銅鷹耶人篩阻廄氛玩牟猾伏放絕和砌梅棕私孽崩挫譯份淮淪能蜜5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5.1 明渠的類型及其對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的影響 5.2 明渠均勻流特性及其產(chǎn)生條件 5.3 明渠均勻流的計(jì)算公式 5.4 水力最佳斷面及允許流速 5.5 明渠均勻流的水力計(jì)算 5.6 粗糙度不同的明渠及復(fù)式斷面明渠 的水力計(jì)算5 明渠恒定均勻流主煙相繁帥輯澇

16、疑冠耳琢辭楓搔苞禮湍贖隴戳兒挫婁圭勁覺糜韶猩酣杯舵5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5.4 水力最佳斷面及允許流速5.4.1 水力最佳斷面底坡 i： 根據(jù)地形條件、技術(shù)條件考慮選定粗糙系數(shù)n：取決于渠壁材料 因此，在i及n已定條件下，渠道的過水能力則決定于渠道的橫斷面形狀及尺寸。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)上來(lái)說，總是希望所選定的橫斷面形狀在通過已知的設(shè)計(jì)流量時(shí)面積最小，或者是過水面積一定時(shí)通過的流量最大。符合這種條件的斷面，其工程量最小，稱為水力最佳斷面。仕郡瑩執(zhí)攆嘯航債敏獺切康通鄭危跡廈耽什夜悲苦妥叫矛鉗憐棟舶混代廖5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流均勻流的計(jì)算公式 When i, n, A = Given

17、min 或 R Rmax Q Qmax 水力最佳斷面條件：明渠最佳斷面形狀：半圓形 原因：由幾何學(xué)知識(shí)，面積相同圖形中，周界最小的斷面為圓形，而半圓形的過水?dāng)嗝鏀嗝媾c圓形斷面的水力半徑相同。 年乎拂錄筆質(zhì)淬冒退泡憐擒耕招應(yīng)旦眺耳際階式諜蜂猜誰(shuí)策離擦粉說蛀利5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流注意：由于半圓形斷面不易施工，對(duì)于無(wú)襯護(hù)的土渠，兩側(cè)邊坡往往達(dá)不到穩(wěn)定要求；因此，半圓形斷面難于普遍采用，只有在預(yù)制鋼筋混凝土或鋼絲網(wǎng)水泥作成的渡槽中才采用。土質(zhì)渠道中最常采用的斷面形式梯形斷面?；驂嬔降诹嫌刂V巴束翌吾為肉園絲最協(xié)葷磐哮甲凡僥遞諸馮姐席脾5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流渡槽又稱高架渠,是一

18、組由橋梁,隧道或溝渠構(gòu)成的輸水系統(tǒng)。用來(lái)把遠(yuǎn)處的水引到水量不足的城鎮(zhèn)、農(nóng)村以供飲用和灌溉。 世界上最早的渡槽誕生于中東和西亞地區(qū)。公元前700余年,亞美尼亞已有渡槽。 峻于淀昭我剃反話嗣赫欺忍師抿姬逼卉侵馮幣靖技悠聳昔于料午殼詐建羔5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流梯形明渠水力最佳斷面條件： 在邊坡系數(shù)m已定的情況下，同樣的過水面積A，濕周的大小因底寬與水深的比值b/h而異?？梢宰C明：梯形水力最佳斷面的寬深之比為此時(shí)，bh1mB梯形水力最佳斷面的水力半徑等于水深的一半。 矩形斷面可以看成為m0的梯形斷面，得：即前進(jìn)澆蛤袁茫吳賂粘跌牟鬧隙聘蛤蕩奴經(jīng)芬迪趟師思仁楓譽(yù)勢(shì)焚升宮望圣綴棉5明渠恒定均勻流5

19、明渠恒定均勻流證明：梯形水力最佳斷面的寬深比為根據(jù)水力最佳斷面的條件 即而將A、 分別對(duì)h求一階導(dǎo)，并使之為零上二式中消去db/dh后，解得返回?cái)嚥遣莞δ擞稳\(chéng)汁騙澡玫弧捂餡稱宣達(dá)氏浴翻吵磋嫩影拆吐妥繹揣油禍5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流1）梯形水力最佳斷面的寬深比僅是邊坡系數(shù) m 的函數(shù)。 2）在任何邊坡系數(shù)的情況下，水力最佳梯形斷面的水力半徑 R 為水深 h 的一半。 3）矩形或梯形水力最佳斷面實(shí)際上是半圓的外切多邊形斷面。梯形明渠水力最佳斷面條件：小每西傅吼攘摧啞狄談掛粳憤摯搪親宛攘緣貧洲簽替鐘壹森飲逗事膽拄鑷5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 綜合考慮水力最佳斷面不太合理 ？ 一般土渠

20、邊坡 m 1，m 1，是深窄形斷面，需深挖高填，施工不便、維護(hù)管理困難；又水深變化大，給通航和灌溉帶來(lái)不便，經(jīng)濟(jì)上反而不利。 m 和 m 的關(guān)系矩形斷面的水力最佳斷面： 就獸胺鹽岡株嘶匆矛役哦仕敢組抉淬冶眼綢絨鉀殺葵宰拓畦賒井械料海疵5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流0.00.51.01.52.02.500.511.522.53mm邊坡越來(lái)越緩寬窄形斷面深窄形斷面 綜合考慮水力最佳斷面不太合理 ？因此，限制了水力最佳斷面在實(shí)際中應(yīng)用糧孕攣淋某賤竅哺繞抽宦吵嗅羊連考潞彤逼搗而股廄漚侗蔭樟敞蜂碎首鈣5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5.4 水力最佳斷面及允許流速5.4.2 允許流速 允許流速是為了保

21、持渠道安全穩(wěn)定運(yùn)行在流速上的限制，包括不沖流速、不淤流速和其它運(yùn)行管理要求的流速限制。在實(shí)際明渠均勻流計(jì)算中必須結(jié)合工程要求進(jìn)行校核。亥裙靶明治回蘸浪躺燎褪涕肆酥程酣掂朽淬哪袖杜蘇腳肘坑蓮奉今凄婿研5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流1、不沖流速 渠道中的流速 v 應(yīng)小于不沖允許流速 ，以保證渠道免遭沖刷。不沖允許流速 與渠道建筑材料的物理特性（如上渠中土壤的種類、級(jí)配情況、密實(shí)程度等）和渠道水深有關(guān)。賦潞鈴浸淵洽豢鈔敖擾沖桑摸膠訛砌輿鍛處斬九陜謀濘穩(wěn)恃凰老粕纖喀穴5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流尼帝囤柄九搬郴慕驢膩伐熱灌臟合呀圃楊擯爺褲餓伶亢暈爪偏猶熾課嗣筍5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流2、不

22、淤流速 渠道中的流速 v 應(yīng)大于不淤流速 ，以保證水流中懸浮的泥沙不淤積在渠槽中。不淤流速 與水流條件及挾沙特性等多方面的因素有關(guān)。3、其他要求 對(duì)航運(yùn)渠道及水電站引水渠道，渠中流速還應(yīng)滿足某些技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件及應(yīng)用管理方面的要求，如渠道中雜草滋生的臨界流速一般約 0.5m/s。渠水冬季結(jié)冰的臨界流速（北方地區(qū)）約 0.6m/s。 在設(shè)計(jì)中，要求渠道流速 v 在不沖、不淤的允許流速范圍內(nèi)，即：陪翟玲河侶酵魚淄晦塢年褪逝屠拍壟敖懼瑞訊桿譴穩(wěn)頗腆筏若捐肘豫猙專5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流例5.1 某梯形土渠設(shè)計(jì)流量Q=2m3/s，渠道為重壤土，粗糙系數(shù)n=0.025，邊坡系數(shù)m=1.25，底坡i=

23、0.0002。試設(shè)計(jì)一水力最佳斷面，并校核渠中流速（已知不淤流速為0.4m/s）。 解：當(dāng)為水力最佳斷面時(shí)聯(lián)立以上式子，得3/8永侖焦允幸痞酚碩忻冗啡拉召析貞患孿忌貯碧卒供技迫班棺祭醞站涉寧茫5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流渠中斷面平均流速為所以設(shè)計(jì)斷面滿足不沖刷不淤積的條件。夠氫垢吼蔣巳肪修崩雍沏脂丘棉郊鑄撼靴筍瘋瑯拱晌悔寧稅扯糜紀(jì)磁鎢膜5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5.1 明渠的類型及其對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的影響 5.2 明渠均勻流特性及其產(chǎn)生條件 5.3 明渠均勻流的計(jì)算公式 5.4 水力最佳斷面及允許流速 5.5 明渠均勻流的水力計(jì)算 5.6 粗糙度不同的明渠及復(fù)式斷面明渠 的水力計(jì)算5 明

24、渠恒定均勻流封二瞄植誕野螞毛啟道請(qǐng)嬰探偷霧邦掖柱技?jí)|毖柄揪承剝羊虜燎鞋罕辨量5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5.5 明渠均勻流的水力計(jì)算基本公式：以梯形斷面為例：各水力要素間存在著下列函數(shù)關(guān)系上式中包括Q、m、b、h、i、n 六個(gè)變量。一般情況下，邊坡系數(shù)m及粗糙系數(shù)n是根據(jù)渠道護(hù)面材料的種類，用經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)確定。這樣在剩余Q、b、h、i四個(gè)變量中，選定三個(gè)，然后，應(yīng)用基本公式求另一個(gè)變量。丹還巖蝦頹花硒是茍哥賺踞沃蕩胞碳熾欣邦釋剛丹勇屬買偵泥健授霉孔龜5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 計(jì)算類型 校核渠道的過流（輸水）能力 求水深 求底寬 求底坡 設(shè)計(jì)斷面尺寸 5.5 明渠均勻流的水力計(jì)算獺駐

25、純殼歧派襖锨愿童磅吻寬飼角曹劑緊沮維糜龜釣襖楔蔣雪戊棺式庶伯5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流校核渠道的過流（輸水）能力 已知渠道的斷面尺寸b、m、h及底坡i、粗糙系數(shù)n，求通過的流量(或流速)。這一類型的問題大多屬于對(duì)已成渠道進(jìn)行校核性的水力計(jì)算。直接用公式:樹崔遵苯論宋漱煌辛歉讒隙且贖脹孟漏吹狹謹(jǐn)堡說闌搗徊媒款崇呆餐汗峻5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流例5-2 某電站引水渠，在粘土中開鑿，未加護(hù)面，渠線略有彎曲，在使用過程中，岸坡已滋生雜草。今測(cè)得下列數(shù)據(jù)：斷面為梯形，邊坡系數(shù)m為1.5，底寬b為34m，底坡i為1/6500，渠底至堤項(xiàng)高差為3.2m。 (1)電站引用流量Q為67m3s。今因

26、工業(yè)發(fā)展需要，要求渠道供給工業(yè)用水，試計(jì)算渠道在保證超高為0.5m的條件下，除電站引用流量外，尚能供給工業(yè)用水若干？并校核此時(shí)渠中是否發(fā)生沖刷。 (2)與電站最小水頭所相應(yīng)的渠中水深h為1.5m，試計(jì)算此時(shí)渠中通過的流量為多少？在此條件下渠道是否發(fā)生淤積(已知不淤流速 為0.5ms)。 (3)為便于運(yùn)行管理，要求繪制該渠道的水深流量關(guān)系曲線，(在第(1)項(xiàng)和第(2)項(xiàng)要求的流量間繪制)。 擋爸纓頌斑福棺薪殼描裝摧奧出候書酸駁褐徑模諱去腦查籌腺包趁樸珠樊5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流解：(1) 笆菊餒表哺蝴遺丙言研項(xiàng)拽拴吊絆哄詢貪塌碧禿弦莖瘁截巳葬頸潞儀顱細(xì)5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流解：

27、(2) 堪把怎藤倆淳蘸個(gè)厘茵貳艾瑯戴賣紀(jì)阿佃役廁念莆鬼甘危腿蛀伺掉匆響滌5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流解：(3) 返回屋薦堤碴實(shí)僥劣淤多渡鄂磨肩鰓撓魚剩藤木季助午煽眾靶驚懾礦倒悄血韓5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 已知渠道的設(shè)計(jì)流量Q，底坡i，底寬b，邊坡系數(shù)m和粗糙系數(shù)n，求水深h。求水深 Q、b、m、n及i已知，h為待求量，上式含 h 的高次隱函數(shù)，不可直接求解。求解h的兩種方法：試算法圖解法迭代法舉耐餃扛傅沁哺送暢慨沮躺恬硫想哉考吝苫鄙縛滲屎慕布藻慢寵螢屯盅律5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流例5.3 其電站引水渠，通過沙壤土地段，決定采用梯形斷面，并用漿砌塊石襯砌，以減少滲漏損失和加

28、強(qiáng)渠道耐沖能力，取邊坡系數(shù)m為l，根據(jù)天然地形，為使挖、填方量最少，選用底坡i為1/800，底寬b為6m，設(shè)計(jì)流量Q為70m3/s。試計(jì)算渠堤高度(要求超高0.5m)。桔糖鴉綢撅麓電饋稀鍘逢產(chǎn)娠路跳埋宿饋仍襄姥晚罕文沿丘陡照歧犧旭凳5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流激昏校須秉柵族嗡井邢也雌膏握胖騾頁(yè)熔租盲盧宋播犀技搭廳片蒸怒漢禾5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流（2）迭代法靡尼邯未潰繭澆瞇淪巫啊薔痔葡周垃俘雀殿五咨只旋噓判窘冕滋詹挽藕龜5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流迭代計(jì)算 ：假定h 結(jié)束 yn 邦雍室禍?zhǔn)垞д饍?yōu)彭串惡俯曝依聳瞅原月散晨蛀痞啦郊唯掩夫勝倉(cāng)肘部5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流渠堤

29、高度：h+超高 = 3.3+0.5 = 3.8m （2）迭代法返回姆蛾彈綸贖拌密槳暫垢蘿尊尚霜仿緯葉豬譽(yù)莊行恩偵山拍觀薄綁夯遞履瀾5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流求底寬 已知渠道的設(shè)計(jì)流量Q，底坡i，水深h，邊坡系數(shù)m和粗糙系數(shù)n，求底寬b？ 求解方法與求h0相同，采用迭代法、試算圖解法. 例5.4某灌溉渠道上有一渡槽，擬采用混凝土(用刮泥刀做平)預(yù)制構(gòu)件拼接成矩形斷面，根據(jù)渡槽兩端渠道尺寸及渠底高，初步擬定渡槽的底坡i為1/1000，水深h為3.5m，設(shè)計(jì)流量Q為31m3s。試計(jì)算渠道底寬b。紫典黍呼吶渦碧蛙咨粕達(dá)挾嫌倘馳百糜棚耘巴檢雜鎮(zhèn)疊品饋鍬瘡聽窄娥恤5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流解：

30、（1）用迭代法計(jì)算 每腦蠕尊藉婦瘓坪荊辭肥株繹烽寅泛避兄贏肖軋諱凰簍堰探豬磨懼孰諾蹦5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流將Q = 31m3/s，i = 1/1000，h=3.5m，n = 0.013代入得 簡(jiǎn) 化 b =3.35m假設(shè) b/m13.023.35計(jì)算 b/m3.023.313.353.313.35砒賄摹慷輔牟斗蒙開詹劊嫉佃釩隴冕掙仿峨騎晃初季迎阜朗獲遁騷噴寫偽5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流（2）試算圖解法計(jì)算 返回窮構(gòu)伯賀弄棗锨皂咬斬去開鴕桐侯皚枉嘉齒波鉆猿智業(yè)跺漁閡樸廉囊辣姐5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流求底坡 已知渠道的設(shè)計(jì)流量Q，水深h，底寬b，粗糙系數(shù)n和邊坡系數(shù)m，求底

31、坡i ？ 求解方法：直接計(jì)算 例5.5某灌溉渠道上，擬建渡槽一座，初步確定采用銅絲網(wǎng)水泥噴槳薄殼渡槽，表面用水泥砂漿抹面、斷面為U形，底部半圓直徑d為2.5m，上部接垂直側(cè)墻高0.8m(包括超高0.3m)。設(shè)計(jì)流量Q為5.5m3/s，試計(jì)算渡槽底坡。差綁瓷偷醉紅黨道恃沼棧諧鵑鏟滌熟么喘例翠總推昏慷裝陰閨塢絆目?jī)~乘5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流解：由附表1，水泥灰槳抹面，n0.013。返回匪踐嘗蔗賴藕湃在款整碎傾量底藐匠羌割濾洱拱謾剮賀吁照椰穩(wěn)屹溺恿港5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流設(shè)計(jì)斷面尺寸 已知流量Q，流速v，底坡i，粗糙系數(shù)n和邊坡系數(shù)m，要求設(shè)計(jì)渠道的斷面尺寸。 問題 分析 恿朔俯而

32、豎萄恢饅燦俗殃剿碾竹掌臭煮傣?？焱⒂鯔诘降姿率転H錐倘導(dǎo)墜5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流例5.6 一梯形渠道，已知：Q為19.6m3s，v為1.45ms，邊坡系數(shù)m為1，粗糙系數(shù)n為0.02，底坡i為0.0007，求所需的水深及底寬。解：聯(lián)立(5.2)及(5.3)式求水深h得:繹魄獵觸扼揚(yáng)郵焙瘦堂替縛儲(chǔ)宰見仕佰敝隋邑蘿鴿軒剛肥撾芹努確忌捎筒5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流v改瀉牢器犀螢派寞下框凡移讒仗寥著英巧碟點(diǎn)茵頌吞遣坍苫厄祝那肝奴妹5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5.1 明渠的類型及其對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的影響 5.2 明渠均勻流特性及其產(chǎn)生條件 5.3 明渠均勻流的計(jì)算公式 5.4 水力最佳斷面及允許流速 5.5 明渠均勻流的水力計(jì)算 5.6 粗糙度不同的明渠及復(fù)式斷面明渠 的水力計(jì)算5 明渠恒定均勻流畝隘戴窘廓洱墻蹬絆莊牌凱碗屁紐嘛嗽州膳絆癸竟操怎爆毫基艾羊讕競(jìng)瘟5明渠恒定均勻流5明渠恒定均勻流 5.6 粗糙度不同的明渠及復(fù)式斷面明渠 的水力計(jì)算5.6.1 斷面周界上粗糙度不同的明渠均勻流的水力計(jì)算n1 ,1n2 ,2 一些渠道，斷面周界各段糙率不同。例如，邊坡為混