水力學(xué)明渠非恒定流

水力學(xué)課件明渠非恒定流第1頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月由于自然條件的變化（如洪水漲落），或者由于河渠上的水工建筑物（如閘門）不時(shí)地調(diào)節(jié)流量，使河道或人工渠道中水流流速、水深（或水位、流量）等隨時(shí)間而改變，從而形成了明渠中的非恒定流。研究明渠非恒定流的目的：主要是確定在非恒定流過程中，明渠水流的流速、水深（或水位、流量）等隨時(shí)間和流程的變化規(guī)律。主要介紹內(nèi)容：明渠非恒定流的特性明渠非恒定流波的分類明渠非恒定連續(xù)性方程式明渠非恒定漸變流的能量方程式第2頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月明渠非恒定流的特性特性之一：明渠非恒定流必定是非均勻流?；騮（時(shí)）Q（m3/s）上、下游斷面的流量過程線t1t2t（時(shí)）z（m）上、下游斷面的水位過程線t1t2第3頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月特性之二：明渠非恒定流也是一種波動(dòng)現(xiàn)象。VwVwVVw波鋒波體第4頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月特性之三：波所及之區(qū)域內(nèi)，各過水?dāng)嗝嫠涣髁筷P(guān)系成繩套形曲線關(guān)系z(mì)Q恒定流時(shí)水位~流量關(guān)系z(mì)Q非恒定流時(shí)水位~流量關(guān)系漲水落水QmaxzmaxQminzmin恒定流時(shí)，水面坡度是恒定的，所以水位與流量呈單值關(guān)系。非恒定流時(shí)，漲水時(shí)水面坡度比同一水位下恒定流的坡度大，因而流量亦大；在落水時(shí)，水面坡度比同一水位下恒定流的坡度小，因而流量亦小。第5頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月明渠非恒定流波的分類按水力要素隨時(shí)間變化的急劇程度分連續(xù)波不連續(xù)波按波到達(dá)以后水位的變化分漲水波落水波按波的傳播方向與水流方向是否一致順波逆波VwVw第6頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月明渠非恒定連續(xù)性方程式ds上上下下t1aaQbbt2A依水量平衡：化簡(jiǎn)整理得：明渠恒定流的連續(xù)性方程式過水?dāng)嗝婷娣e隨時(shí)間的變率流量隨位置的變率第7頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月若，則必然有說明在微分流段內(nèi)如果流進(jìn)的流量多，流出的流量少，區(qū)間內(nèi)水位將隨時(shí)間而上漲，發(fā)生漲水波。若，則必然有說明在微分流段內(nèi)如果流進(jìn)的流量少，流出的流量多，區(qū)間內(nèi)水位將隨時(shí)間而下降，發(fā)生落水波。若，則必然有說明水流量沿程不變，水流為恒定流。第8頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月因Q=AV，A=A（s，t），V=V（s，t），所以明渠非恒定流連續(xù)性方程的另一種表達(dá)式為：對(duì)于矩形斷面明渠，A=bh，所以有第9頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月明渠非恒定漸變流的能量方程式（運(yùn)動(dòng)方程式）單位重量液體的勢(shì)能沿流程的變化率（作用于單位重量液體上）慣性力沿流程所作的功（作用于單位重量液體上）慣性力沿流程所作的功單位重量液體沿單位流程克服磨擦阻力所作的功第10頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月或或圣維南（