水力學(xué)系統(tǒng)講義第八章明渠流動

第八章明渠流動基本概念明渠（channel）：人工渠道、天然河道以及不滿流管道統(tǒng)稱為明渠。明渠流（channelflow）：具有露在大氣中的自由液面的槽內(nèi)液體流動稱為明渠流（明槽流）或無壓流或重力流。明渠流與滿管流最大的區(qū)別在于前者是無壓流，而后者是有壓流

明渠流動的特點：具有自由液面，為無壓流（滿管流為壓力流）；重力是流體流動的動力，為重力流（管流則是壓力流）；濕周是過水斷面固體壁面與液體接觸部分的周長,不等于過水斷面的周長；渠道的坡度影響水流的流速、水深。坡度增大，則流速增大，水深減小；邊界突然變化時（有控制設(shè)備、渠道形狀和尺寸變化時），影響范圍大。明渠的分類按明渠斷面形狀分：

梯形：常用的斷面形狀矩形：用于小型灌溉渠道當中拋物線形：較少使用圓形：為水力最優(yōu)斷面，常用于城市的排水系統(tǒng)中復(fù)合式：常用于豐、枯水量懸殊的渠道中明渠的分類按明渠的斷面形狀和尺寸是否變化分：棱柱形渠道：斷面形狀和尺寸沿程不變的長直明渠，過水斷面面積只隨水深改變而改變A=f(h)非棱柱形渠道：斷面形狀和尺寸沿程不斷變化的明渠，過水斷面面積既隨水深變化又隨斷面位置變化A=f(h,s)棱柱形渠道非棱柱形渠道非棱柱體渠道中，流線也會是平行直線，故水流也可能形成均勻流引水工程輸水涵洞施工小河溝渡槽土耳其渡槽渠道工程二灘泄洪洞明渠的底坡渠底線（底坡線、河底線）：沿渠道中心所作的鉛垂面與渠底的交線水面線：沿渠道中心所作的鉛垂面與水面的交線底坡(i)：明渠渠底線在單位長度內(nèi)的高程差,表示明渠渠底的縱向傾斜程度式中，z為渠底高程差；l為兩斷面間的渠長；為渠底與水平面間的夾角，z1為上游斷面渠底高程；z2為下游斷面渠底高程實際工程中，一般渠道坡度都很小，為便于測量計算，一般取兩斷面間的水平距離代替渠底線長度順坡（正坡）：渠底高程沿流程下降的底坡平坡：渠底高程沿流程不變的底坡逆坡（負坡）：渠底高程沿流程升高的底坡明渠均勻流水力特征過水斷面的形狀和大小沿程不變過水斷面水深、流速分布沿程不變，因而斷面流量、斷面平均流速、動能修正系數(shù)、動量修正系數(shù)以及流速水頭沿程不變。流動中的水頭損失只有沿程水頭損失而沒有局部水頭損失總水頭線坡度、測壓管水頭線坡度和渠底坡度彼此相同，即J=Jp=i明渠均勻流是一種等速直線運動，沒有加速度，所以作用在水體上的各種外力將保持平衡，即：而圖中兩斷面完全相等，兩斷面的動水壓強分布符合靜水壓強分布規(guī)律，動水壓力P1，P2大小相等方向相反，所以此式表明，明渠均勻流是水流的重力在流動方向上的分量與水流的摩擦阻力達到平衡時的一種流動以2-2斷面渠底水平面為基準面，對1-1和2-2斷面列能量方程：從能量角度看，在明渠均勻流動中，對單位重量的水體，重力所做的功正好等于阻力所做的功。即，水體的動能沿程不變，勢能沿程減少，表現(xiàn)為水面沿程下降，勢能減少值正好等于水流因克服阻力而消耗的能量明渠均勻流的形成條件明渠水流恒定，沿程無水流的匯入、匯出，即流量沿程不變渠道為長直的棱柱形順坡渠道底坡、粗糙系數(shù)沿程不變渠道沿程沒有建筑物或障礙物的局部干擾只有在人工渠道才可能滿足為什么只有在正坡渠道上才能產(chǎn)生均勻流，而平坡和逆坡則沒有可能？水流由于粘性在流動過程中產(chǎn)生了阻力，阻力作負功消耗能量，而在正坡渠道中，因高程降低，重力勢能降低可用來克服阻力所損耗的能量。在平坡和逆坡中,重力是不做功或做負功的，無法提供阻力所損耗的能量，所以不可能產(chǎn)生均勻流。

明渠均勻流的計算公式明渠流動一般屬于湍流阻力平方區(qū)，其基本公式為連續(xù)性方程和謝才公式：其中K為明渠水流的流量模數(shù)過水斷面的幾何要素基本量：b—底寬；h—水深；m—邊坡系數(shù)m=cot。m越大，邊坡越緩；m越小，邊坡越陡；m=0時是矩形斷面。m根據(jù)邊坡巖土性質(zhì)及設(shè)計范圍來選定。

導(dǎo)出量：水面寬B=b+2mh過水斷面面積A=(b+mh)h濕周水力半徑明渠三水力三最優(yōu)三斷面水力三最優(yōu)三斷面三：是三指當三渠道三底坡三、糙三率及三面積三大小三一定三時，三通過三最大三流量三時的三斷面三形式三。說明三：1）具三有水三力最三優(yōu)斷三面的三明渠三均勻三流，三當i，n，A給定三時，水力三半徑R最大三，即三濕周最小三的斷三面能三通過三最大三的流三量。2）i，n，A給定三時，三濕周最小三的斷三面是三圓形三斷面三，即圓三管為三水力三最優(yōu)三斷面三。1.各斷三面的三長直三渠道三，具三有相三同的三粗糙三系數(shù)n，斷三面積A，底三坡i，其三通過三流量三最大三的斷三面形三狀為A、正三三角三形；B、半三正方三形；C、半三正六三邊形三；D、半三圓形三。2.有一三矩形三斷面三渠道三，坡三底、三糙率三和過三水斷三面面三積給定的三條件三下，三下列三哪個三端面三尺寸三的過三流能三力最三大：A、b=4三.5三m，h=1三.0三m；B、b=2三.2三5m，h=2三.0三m；C、b=3三m，h=1三.5三m；D、b=1三.0三m，h=4三.5三m。注意三：水三力最三優(yōu)斷三面的三水力三半徑三是水三深的三一半三，即R=h/2，而對于三梯形三斷面三有：三，三矩形三斷面三有b=2h。由三于在三實際中三一般三，三這時b<h是一三種窄三深式三斷面三，施三工開三挖、三維修管理三都不三經(jīng)濟三，所三以它三只是三水力三最優(yōu)三，不三一定三是設(shè)三計中三的最佳斷三面。例：三有一三梯形三斷面三中壤三土渠三道，三已知三：渠三中通三過的三流量Q=5三m3/s，邊三坡系三數(shù)m=1三.0，粗三糙系三數(shù)n=0三.0三20，底三坡i=0三.0三00三2。試三求：三（1）按三水力三最優(yōu)三條件三設(shè)計三斷面三；（2）若三按寬三深比=2來設(shè)三計斷三面，三檢查三渠中三流速三是否三滿足三不沖三條件三（中壤三土渠三道不三沖流三速為0.三64三~0三.8三4m三/s）解：三按水三力最三優(yōu)條三件計三算中壤三土渠三道不三沖流三速為0.三64三~0三.8三4m三/s，所三以渠三道滿三足不三沖條三件允許三流速為確三保渠三道能三長期三穩(wěn)定三地通三水，三設(shè)計三流速三應(yīng)控三制在三不沖刷渠三床，三也不三使水三中懸三浮的三泥沙三沉降三淤積三于渠三底的三不沖三不淤范圍三內(nèi)，三即[v]ma三x>v三>[v]mi三n式中[v]ma三x為渠三道不三被沖三刷的三最大三允許三流速三，即三不沖三允許三流速[v]mi三n為渠三道不三被淤三積的三最小三允許三流速三，即三不淤三允許三流速渠道三的不三沖允三許流三速[v]ma三x的大三小取三決于三土質(zhì)三情況三、護三面材三料以三及通三過流三量等三要素三。為三防止三泥沙三淤積三或水三草滋三生，三不淤三允許三流速三可取0.三4m三/s明渠三均勻三流的三水力三計算兩條三棱柱三形渠三道的三斷面三形狀三和尺三寸、三流量三均相三同，三在糙三率n相同三，底三坡i1>i2條件三下，三肯定三有兩三渠道三的正三常水三深h01<h02？明渠三均勻三流水三力計三算的三基本三問題驗算三渠道三的輸三水能三力已知三渠道三斷面三形狀三及大三小、三渠道三的粗三糙系三數(shù)、三渠道三的底三坡，三求渠三道的三輸水三能力三，即三已知K、i，求三流量Q。這三類問三題主三要是三校核三已建三成渠三道的三輸水三能力三。確定三渠道三底坡已知三渠道三斷面三尺寸三、粗三糙系三數(shù)、三通過三流量三或流三速，三設(shè)計三渠道三的底三坡，三即已三知Q、K，求i。確定三渠道三斷面三尺寸已知三渠道三輸水三量Q、底三坡i、粗三糙系三數(shù)n及邊三坡系三數(shù)m，求三渠道三斷面三尺寸b和h。這三時將三有多三組解三，為三得到三確定三解，三需要三另外三補充三條件三。確定三渠道三斷面三尺寸水深h已定三，求三相應(yīng)三的底三寬b給出三幾個三不同三的b值，三計算三相應(yīng)三的K值，三根據(jù)三若干三對b和K值，三繪出K=f(三b)曲線三。由給三定的Q和i，計三算出K從圖三中找三出對三應(yīng)于三步驟三二中三計算三的K所對三應(yīng)的b值，三即為三所求三的底三寬b底寬b已知三，求三相應(yīng)三的水三深h給出三幾個三不同三的h值，三計算三相應(yīng)三的K值，三根據(jù)三若干三對h和K值，三繪出K=f(三h)曲線三。由給三定的Q和i，計三算出K從圖三中找三出對三應(yīng)于三步驟三二中三計算三的K所對三應(yīng)的h值，三即為三所求三的水三深h按水三力最三優(yōu)斷三面條三件，三求相三應(yīng)的b和h按當三地土三質(zhì)條三件確三定邊三坡系三數(shù)m值，三在水三力最三優(yōu)時三，建三立b=h的附三加條三件按最三大允三許不三沖流三速[v]ma三x,求相三應(yīng)的b和h驗算三渠道三的輸三水能三力例三某電三站引三水渠三，粗三糙度三系數(shù)n為0.三03，斷三面為三梯形三，邊三坡系三數(shù)m=三1.三5，底三寬b=三34三m，底三坡i=三1/三65三00，渠三底至三堤頂三的高三差為3.三2m。電三站已三用流三量Q為67三m3/s三,因工三業(yè)發(fā)三展需三要，三要求三渠道三供給三工業(yè)三用水三，試三計算三渠道三在保三證堤三岸超三高為0.三5m的條三件下三，除三電站三引用三流量三外，三尚能三供給三工業(yè)三用水三多少三？解：三按均三勻流三計算三，當三超高三為0.三5m時，三渠中三水深h=三3.三2-三0.三5=三2.三7m，此三時斷三面要三素為三：例三某渠三道全三長58三8m，矩三形鋼三筋混三凝土三渠身三（n=三0.三01三4）,通過三流量Q=三25三.6三m3/s三,過水三斷面三寬5.三1m，水三深3.三08三m，問三渠底三坡度三應(yīng)為三多少三？并三校核三渠道三流速三是否三滿足三通航三要求三（通三航允三許流三速[v三]三≤1三.8三m/三s）確定三渠道三底坡解：確定三渠道三斷面三尺寸某引三水渠三，粗三糙度三系數(shù)n=三0.三02三5，邊三坡系三數(shù)m=三1，底三坡i=三1/三80三0；底三寬b為6m，設(shè)三計流三量Q=三70三m3/s三.試計三算水三深hARCK2.521.2513.071.6343.3911773.02714.481.8745.516773.533.2515.902.0946.522234.04017.302.31472854某梯三形斷三面引三水渠三，輸三水量三為11三m3/s，平三均渠三底坡三度i為0.三00三06，取n=三0.三02三5，m=三2，最三大允三許不三沖流三速[v]ma三x=1三m/三s，試設(shè)三計渠三道的三斷面三尺寸三。解：三按最三大允三許不三沖流三速[v]ma三x=1三m/三s，進三行設(shè)三計聯(lián)立三兩方三程，三解得h=三1.三74三m,三b=三2.三83三m無壓三圓管三的水三力計三算無壓三管道三：不三滿流三的長三管道無壓三圓管三的水三力要三素：Q0與v0分別三為滿三管時三的流三量與三流速三。1.三01.三01.三20.三20.三20.三40.三40.三60.三60.三80.三80當=h/三d=0三.9三5時，Q/三Q0最大,(三Q/三Q0)ma三x=1三.8三07三,此時三管中三通過三的流三量最三大，三為恰三好滿三管流三時流三量的1.三80三7倍當=h/三d=0三.8三1時，v/三v0最大,(三v/三v0)ma三x=1三.1三6,此時三管中三的流三速最三大，三為恰三好滿三管流三時流三速的1.三16倍無壓三圓管三的最三大流三量和三最大三流速三，并三不發(fā)三生在三滿管三流動三時，三這是三由于三圓形三斷面三上部三充水三時，三當超三過某三一水三深后三，其三濕周三比水三流過三流斷三面面三積增三長得三快，三水力三半徑三開始三減小三，從三而導(dǎo)三致流三量和三流速三相應(yīng)三減少三。無壓三圓管三的計三算問三題檢驗三過水三能力三，即三已知三管徑d、充三滿度、三管壁三粗糙三系數(shù)n及管三底坡三度i，求三流量Q已知三通過三流量Q及d、三、n，設(shè)三計管三底坡三度i已知三通過三流量Q及i、、n，確三定管三徑d行業(yè)三規(guī)定進行三無壓三管水三力計三算時三，要三注意三有關(guān)三行業(yè)三規(guī)定三，必三須滿三足要三求：污水三管道三應(yīng)按三不滿三流計三算，三其最三大設(shè)三計充三滿度三采用三表7-三4雨水三管道三和合三流管三道允三許短三時承三壓，三應(yīng)按三滿流三計算排水三管的三最大三允許三流速三：金三屬管三為10三m/三s;非金三屬管三為5m三/s三;排水三管的三最小三設(shè)計三流速三：污三水管三道在三設(shè)計三充滿三度下三最小三設(shè)計三流速三為0.三6m三/s三;雨水三管道三和合三流管三道在三滿流三時最三小設(shè)三計流三速為0.三75三m/三s例三鋼三筋混三凝土三圓形三污水三管，三管徑D=三10三00三mm，管三壁粗三糙系數(shù)n=三0.三01三4,管道三底坡i=三0.三00三2。求三最大三設(shè)計三充滿三度時三的流三速和流三量。解：三查表三得管三徑為10三00三mm的污三水管三最大三設(shè)計三充滿三度為=0.三75根據(jù)三充滿三度再三次查三表確三定=0.三75時過三水斷三面的三幾何三要素三：實際三工程三中，三需驗三算流三速是三否在三允許三范圍三內(nèi)本三題為三鋼筋三混凝三土管三，最大三設(shè)計三流速三為5m三/s三,最小三設(shè)計三流速三為0.三6m三/s，滿三足要三求。復(fù)式三斷面三的水三力計三算一般三由兩三個或三三個三單式三斷面三組成三，如三天然三河道三的主三槽和三邊灘三。在三人工三渠道三中，三由于三施工三、水三力、三地質(zhì)三等條三件，三較大三渠道三常采三用復(fù)三式斷三面，三能更三好控三制淤三積，三減少三開挖三量。采用三分別三計算三的方三法，三將復(fù)三式斷三面劃三分成三幾個三部分三，使三每一三個部三分的三濕周三不致三因水三深的三略微三增大三而產(chǎn)三生急三劇的三增加三。通過三復(fù)式三斷面三渠道三的流三量，三應(yīng)為三通過三各部三分流三量的三總和三，即計算三中，三應(yīng)遵三循下三列兩三條原三則作為三同一三條渠三道，三渠道三整體三和各三部分三的水三力坡三度、三水面三坡度三、渠三底坡三度均三相等三。這三是水三面在三同一三過流三斷面三上形三成水三平水三面的三保證三。否三則將三出現(xiàn)三交錯三的水三面。各部三分的三濕周三僅考三慮水三流與三固體三壁面三接觸三的周三界。三各單三式斷三面間三的水三流交三接線三在計三算時三不記三入濕三周。某明三渠復(fù)三式斷三面如三圖所三示，三已知三渠底三坡度i=三0.三00三06三4，n1=0三.0三25三,n2=n3=0三.0三40三,m1=1三.0三,m2=m3=2三.0三,其他三尺寸三如圖三，求三該復(fù)三式斷三面渠三道的三流量解：三將此三復(fù)式三斷面三劃分三為三三部分三，其三面積三分別三為A1，A2，A3作業(yè)1、2、3、4明渠三恒定三非均三勻流明渠三非均三勻流三：當三在渠三道中三修建三了任三意形三式的三水工三建筑三物，三就破三壞了三明渠三均勻三流發(fā)三生的三條件三，造三成了三流速三、水三深的三沿程三變化三，從三而產(chǎn)三生了三明渠三非均三勻流三流動形成三原因三：由三于渠三道底三坡的三變化三、過三水斷三面的三幾何三形狀三或尺三寸的三變化三、壁三面粗三糙程三度的三變化三，或三者在三渠道三中修三建人三工建三筑物,如:河渠三上架三橋、三設(shè)涵三洞、三筑壩三、建三閘等特點三：水流三重力三在流三動方三向上三的分三力與三阻力三不平三衡流速三和水三深沿三流程三發(fā)生三改變?nèi)?，水三面線三一般三為曲三線渠道三底坡i，水三面坡三度Jp和水三力坡三度J不相三等i≠Jp≠J實際三明渠三中，三水通三常是三流動三的，三若水三流流三速為v，則三此時三微波三的絕對三速度c’應(yīng)為三靜水三中波三速c與水三流速三度v之和微幅三干擾三波波三速緩流三、急三流、三臨界三流緩流三：當三明渠三中水三流受三到干三擾微三波后三，若三干擾三微波三既能三順水三流方三向朝三下游三傳播三，又三能逆三水流三方向三朝上三游傳三播，三造成三在障三礙物三前長三距離三的水三流壅三起(v三<c三)急流三：當三明渠三中水三流受三到干三擾后三，若三干擾三微波三只能三順水三流方三向朝三下游三傳播三，不三能逆三水流三方向三朝上三游傳三播，三水流三只在三障礙三物處三壅起(v三>c三)臨界三流：三當明三渠中三水流三受到三干擾三微波三后，三若干三擾微三波向三上游三傳播三的速三度為三零，三這正三是急三流與三緩流三這兩三種流三動狀三態(tài)的三分界(v三=c三)弗勞三德數(shù)弗勞三德數(shù)三：流三速與三波速三之比三，以表示緩流三：v<三cFr三<1臨界三流：v=三cFr三=1急流三：v>三cFr三>1物理三意義三：能量三意義三：水三流平三均動三能和三勢能三之比三的兩三倍開三方力學(xué)三意義三：水三流慣三性力三與重三力之三比斷面三單位三能量三與臨三界水三深若將三基準三面提三高z1，使其三通過三該斷面三的最三低點三，于三是單三位重三量流體相三對于三新基三準面01-01的機三械能就為z100000101某斷三面相三對于三基準三面單三位重三量流三體的三機械三能為式中e稱為三斷面三單位三能量三，h為該三斷面三的水三深。明渠三非均三勻流三水深三是沿三程變?nèi)娜?，一三定的三流量三可以三以不同三的水三深通三過某三一過三流斷三面，三就會三有不三同的三斷面三單位三能量三。對三于棱三柱型三渠道三，流三量一三定時三，斷三面單三位能三量將三隨水三深的變?nèi)兓?，即在e-三h坐標三系中三，當h曲線三兩端三均趨三于無三窮，三曲線三必存在極三小值emi三n。斷三面單三位能三量的極小三值對三應(yīng)的三水深三為臨三界水三深hc。ehCemi三n從曲三線中三可以三看出三，斷三面單三位能三量最三小值三將曲三線分三為兩三支。上支三表現(xiàn)三為斷三面單三位能三量隨三水深三的增三加而三增加三，即水流三勢能三占主三導(dǎo)地三位，三流動三為緩三流；下支三則表三現(xiàn)為三斷面三單位三能量三隨水三深的三增加三而減三小，三即水流三動能三占主三導(dǎo)地三位，三流動三為急三流。若以AC、BC分別三表示三以臨三界水三深hC計算三的過三流斷三面面三積和三水面寬三度，三則得三臨界三水深三計算三公式式中q為單三寬流三量。特別三對于三矩形三斷面三渠道或?qū)嗳鎲稳荒苋勘砣_式三對水三深求極值三，得三臨界三水深三。臨界三底坡根據(jù)三明渠三均勻三流基三本公三式，三在流三量一三定、三斷面三形狀三尺寸三與壁三面粗三糙一三定的三棱柱三形渠三道中三，均三勻流三水深三即正三常水三深hN的大三小取三決于三渠道三的底三坡i。i越大,hN越小三，相三反，i越小三，hN越大三。根據(jù)三臨界三水深hc計算三公式三，當三斷面三形狀三與尺三寸一三定時三，hc只是三流量三的函三數(shù)。三即流三量一三定時三，臨三界水三深不三變，三與底三坡無三關(guān)。因此三流量三一定三時，三改變?nèi)灼氯拇笕】扇愿娜僪N與hc之間三的關(guān)三系當正三常水三深等三于臨三界水三深時三，相三應(yīng)的三渠道三底坡三稱為三臨界三底坡三。鑒于三臨界三水深三不隨三底坡三而變?nèi)?，隨三著底三坡的三變化三，正三常水三深與臨界三水深三之間三的關(guān)三系也三將隨三之而三變，三即hNhNhNhChChCi1i2i3緩坡三陡坡三臨三界底三坡與臨三界底三坡相三比較三，渠三道的三實際三底坡三又可三分為三三種三情況三：i＜iC為緩三坡；i＞iC為陡三坡或三急坡三；i=iC為臨三界坡三。臨界三底坡三中的三水深三同時三滿足三明渠三均勻三流基三本公三式與三臨界三水深三公式解得三臨界三底坡三為和式中AC、CC、C、BC分別三為用三臨界三水深三計算三的過三流斷三面面三積、謝才三系數(shù)三、濕三周和三水面三寬度三?！纠烤匦稳龜嗝嫒廊５兹龑抌=三1m，粗糙三系數(shù)n=0三.0三14，底坡i=三0.三00三04，渠三內(nèi)均三勻流三正常三水深hN=三0.三6m，試三判別三流態(tài)三。解（1）用三弗汝三德數(shù)三判別流動三為緩三流。（2）用三臨界三水深三判別臨界三水深三小于三正常三水深三，流三動為三緩流三。（3）對三于均三勻流三，還三可用三臨界三底坡三判別渠道三為緩三坡，三均勻三流為三緩流三。矩形三斷面水躍是指三明渠三水流三從水三深小三于臨三界水三深的三急流三狀態(tài)三向水三深大三于臨三界水三深的三緩流三狀態(tài)三過渡三時，三水面三驟然三升高三的水三力現(xiàn)三象。水跌是指三明渠三水流三從水三深大三于臨三界水三深的三緩流三狀態(tài)三向水三深小三于臨三界水三深的三急流三狀態(tài)三過渡三時，三水面三急劇三降落三的水三力現(xiàn)三象。棱柱三形渠三道非三均勻三漸變?nèi)魑⑷址饺搪匀ト唠A三小量三，得用微三元段三長度ds除以三上式三，得0012hvzh+dhv+dvz+dzds設(shè)明三渠恒三定非三均勻三漸變?nèi)魑⑷?-三2，列三伯努三利方三程其中因此代入三得整理三得棱柱三形渠三道非三均勻三漸變?nèi)魑⑷址饺?。正常三水深三線—N-三N線；水面三曲線三分析為分三析水三面曲三線的三不同三變化三趨勢三，按三以下三界限三對流三動空三間進三行分三區(qū)：臨界三水深三線—C-三C線；渠道三底線三。1區(qū)—同時三在N-三N線與C-三C線之上三的區(qū)三域；3區(qū)—同時三在N-三N線與C-三C線之下三的區(qū)三域；2區(qū)—介于N-三N線與C-三C線之間三的區(qū)三域。一、三順坡三（i＞0）渠道（1）緩三坡（i＜iC）渠道三（mi三ld三s三lo三pe）緩坡三渠道三中，三正常三水深hN大于三臨界三水深hC，由N-三N線與C-三C線將三流動三空間三分為三三個三區(qū)。1區(qū)（h＞hN＞hC）因為h＞hN，所以J＜i，12N0＜i＜iCNCC3即i三-三J＞0；又因為h＞hC，流動為緩流，F(xiàn)r＜1，即1-Fr2＞0，根據(jù)三微分三方程得，說明三在此三區(qū)，三水深三沿程三增加三，水三面曲三線呈三壅高趨勢三，定三義為M1型壅三水曲三線。上游三：h→hN，J→i，i-J→0；而且h≠hC，1-Fr≠0，因此三，下三游趨三于水三平。綜上三所述三，M1型水三面曲三線為三上游三端向N-三N線漸三近、三下游所以，水三深趨三于沿三程不三變，三水面三向N-三N線漸三近。下游三：h→∞三,J→0三,i-J→i;而且h→∞,v三→0三,Fr→0三,1三-Fr2→1，所以，說明三單位三距離三水深三的增三加等三于渠三底的三降低三，端趨三于水三平的三下凹三狀壅三水曲三線。NNM1水平2區(qū)（hN＞h＞hC）因為h＜hN，所以J＞i，即i三-三J＜0；又因三為h＞hC，流動三為緩流，F(xiàn)r＜1，即1-Fr2＞0；根據(jù)三微分三方程得沿程三減小三，水三面曲三線呈三下降三趨勢三，定三義為M2型降三水曲三線。，說明三在此三區(qū)，三水深上游三：h→hN，與M1形水三面曲三線相三同，三向N-三N漸近三。下游三：h＜hN，J＞i，i三-三J＜0；而h→hC，F(xiàn)r<1三→1，NNCC1-Fr2→0，，水三面曲三線與C-三C線正三交。三說明三此處三水深急三劇降三低，三已不三再是三漸變?nèi)?，三而是發(fā)生三水跌三。綜三上所三述，M2型水三面曲三線為上三游端三向N-三N線漸三近、三下游三端發(fā)三生水跌三的穿三過C-三C線的三上凸三狀降三水曲三線。M23區(qū)（h＜hC＜hN）因為h＜hN，所以J＞i，即i-J＜0；又因三為h＜hC，流動三為急流，F(xiàn)r＞1，即1-Fr2＜0；根據(jù)三微分三方程得沿程三增加三，水三面曲三線呈三壅高三趨勢三，定三義為M3型壅三水曲三線。，說明三在此三區(qū)，三水深上游三：取三決于三出流三情況三。下游三：h＜hN，J＞i，i三-三J＜0；而h→hC，F(xiàn)r>1三→1，CC1-Fr2→0，，水三面曲三線與C-三C線正三交。三說明三此處三水深急三劇升三高，三不再三是漸三變流三，而三是發(fā)生水三躍。三綜上三所述三，M3型水三面曲三線為上游三端取三決于三出流三情況三、下三游端三發(fā)生水躍三的穿三過C-三C線的三下凹三狀壅三水曲三線。M30＜i＜iC（2）陡三坡（i＞iC）渠道三（st三ee三p三sl三op三e）陡坡三渠道三中，三臨界三水深hC大于三正常三水深hN，由C-三C線與N-三N線將三流動三空間三分為三三個三區(qū)。1區(qū)（h＞hC＞hN）因為h＞hN，所以J＜i，12Ni＞iCNCC3即i三-三J＞0；又因為h＞hC，流動為三緩流三，F(xiàn)r＜1，即1-Fr2＞0，根據(jù)三微分三方程得增加三，水三面曲三線呈三壅高三趨勢三，定三義為S1型壅三水曲三線。，說明三在此三區(qū)，三