第十章+明渠流_ma讲述.ppt

四、水跌 水跃是明渠水流从缓流过渡到急流，水面急剧降落的局部水力现象。常见于渠道底坡由缓坡突然变为陡坡下游渠道，断面形状突然改变处。 本课完 按任意键或点击鼠标退出课件，返回书目请点击“返回书目”按钮。 例1：一等坡直线收缩矩形断面陡槽，如图所示，边墙收缩角?=7°13 ? ，i=0.15，n=0.014所通过的流量Q=825m3/s，其始断面h1=2.7m，底宽b1=35m。试求距起始断面为10m处的水深h2。 控制断面： h1=2.7m，b1=35m A1 =35× 2.7=94.5m2，P 1 = 35+5.4=40.4m 例2：有一宽矩形渠道，单宽流量q=2.9m3/s，在渠中设置一溢流堰（见图），堰前水深h2=3.0m ，粗糙系数n=0.0214，且不随水深变化。渠道底坡i=0.001 。试求水深h1=1.8m断面处距溢流堰的距离l。 本课完 按任意键或点击鼠标退出课件，返回书目请点击“返回书目”按钮。 重新计算，设： h2=2.4m，b2=32.5m 有： A2 = 32. 5× 2.4=78m2，P 2 = 37.3m 计算： 由 重新计算，设： h2=2.42m，b2=32.5m 有：A2 = 78.65m2，P 2 = 37.34m 计算： 由 计算符合要求得： h2=2.42m 对于非棱柱形渠道，水面曲线只能用分段求和法计算。 5、将求得的 值，与所给定的 比较，如相符则所给定的hi +1 为正确， 否则重新调整hi +1 值，重复步骤3~5，直到达到精度为止。 1、确定控制断面，按已知条件计算Ai，Pi，Ri，Ji，Esi等值。 2、对断面形状与尺寸变化规律为已知的非棱柱形渠道，可先给定分段长度 。 3、给定hi+1，计算Ai+1，Pi +1 ，Ri +1 ，Ji +1 ，Esi +1。 4、代入式 求 。 三、非棱柱形渠道的水力计算 第八节 明渠渐变流水面曲线计算 O ic i0 h0 J JP O hc h v 堰前水深h2 =3.0m为控制水深，因此水深h是向上游逐渐减小。从控制水深h2开始，每段水深差值取?h=0.2m，分六段计算。 由： 在第一段渠道计算中以h2=3.0m ，h1=1.8m ，得： 解：求得正常水深h0=1.5m ，临界水深 hc=0.95m 。已知h0 hc ，水流为 缓流。当hh0 hc ，水面线为M1型壅水曲线。 3、断面单位能量曲线 可见： 当明渠断面形状、尺寸和流量一定时，断面单位流量E是水深h的单 值连续函数。 （2）断面单位流量曲线的基本特征 1）当水深很小，即 h ? 0，A ? 0，则E ? ?，断面单位能量曲线以横坐标为渐近线。 （1）断面单位能量曲线：在明渠断面形状、尺寸和流量一定下，反映 h ~ E 关系的曲线。 2）当水深很大，即h ? ?，A ? ?，则E ? h，断面单位能量曲线以45?线为渐近线。 3）在E = f(h)的连续区间内，必有一极小值Emin存在。 4）以极小值为界，曲线分上、下两支；上支 ；下支 ；除极小值Emin以外，任意一E值将对应有两个水深。 Fr=1 Fr1 Fr1 hc h1 h2 q增加 h E q1 q2 q3 hc=2E/3 h=E 45? （3）断面单位流量曲线图示 E 二、临界水深hc 矩形断面的明渠水流： h hc 临界水深的计算式（采用试算或图解法求解）： 临界水深（Critical depth）：是指在断面形式和流量给定的条件下， 相应断面单位能量最小时的水深，则有 。 第五节 明渠恒定非均匀流 （注意：Fr中的B为水面宽度。） 临界底坡（Critical Slope）：在棱柱形渠道中，断面形状尺寸、 流量一定时，在渠中形成均匀流，若均匀流的正常水深恰好等于 该流量的临界水深，则这个渠道的底坡就称为临界底坡。 三、临界底坡 说明：临界底坡是对应某一流量和某一给定形状尺寸渠道的特定 渠底坡度值，是为了计算或分析的方便而引入的一个假设坡度。 明渠均匀流： 临界水深： 则临界底坡： 第五节 明渠恒定非均匀流 缓坡（iic）：即实际的明渠底坡小于某一流量下的临界坡度，此时的 渠底坡度称为缓坡。 陡坡（iic）：即实际的明渠底坡大于某一流量下的