第章明渠恒定非均匀渐变流基本方程.ppt

* * 8.11 明渠恒定非均匀渐变流基本方程 列能量方程 ∵ 整理得 （8-61） 式 （ 8-61 ）为底坡较小的棱柱形渠道中,水深沿流程变化规律的基本微分方程。 8.12 棱柱形渠道非均匀流水面曲线 变化规律及定性分析 借助非均匀渐变流基本方程分析 对于均匀流 把 引入渐变流基本方程 对于分母 于是上式写为: (8-66) 8.12.1水面曲线变化分区 现在借助(7-24)式,分析水面曲线变化规律: N-N~K-K 以上 a区 N-N~K-K 之间 b区 N-N~K-K 以下 C区 8.12.2 水面曲线类型与工程实例 缓坡 工程实例 水面曲线类型 底坡 2.陡坡渠道 陡坡 工程实例 水面曲线类型 底坡 3.临界底坡渠道 临界底坡 工程实例 水面曲线类型 底坡 4 平坡 、逆坡渠道 逆坡 平坡 工程实例 水面曲线类型 底坡 8.12.3 水面曲线变化基本规律 （1）所有a型、C型曲线都是壅水曲线。 （2）所有b型曲线都是降水曲线。 （3）水面曲线具有不同的凹凸性。 3. 定性绘制水面曲线的方法与原则 （1）根据已知底坡或水深，按均匀流条件，判断急流、缓流，确定N-N线与K-K线。 （2）视底坡改变或水工建筑物的影响，分析水流加速，还是减速，判断水面曲线是壅水曲线还是降水曲线。水流受阻，水流做减速运动，水深变大，为壅水曲线。反之为降水曲线。 （3）把底坡改变或水工建筑物的影响视为干扰，确定对上游的影响。若上游急流，这个干扰形成的波不向上游传播，上游水面为均匀流，水面线不变；若为缓流，干扰波向上游传播，上游水面曲线变化。 （4）从急流到缓流出现水跃，从缓流到急流发生跌水. 8.12.5 渠道底坡变化时水面曲线的衔接 1 .不发生水跃的情况 （1）缓流 急流 （2）缓流 缓流 （3）急流 急流 2. 发生水跃的情况: 急流 缓流 （1）发生 远驱式水跃 （2）发生 临界式水跃 （3）发生 淹没式水跃 8.13 明渠恒定渐变流水面曲线的计算 (分段求和法) 8.13.1 计算公式 列能量方程: 上式写为 整理得： （8-70） 式中： 8.13.2 分段求和法计算步骤 （1）由已知条件(水深)确定起始断面。 （2）设第2断面（水深）。 （3）用式（8-70）计算 . （4）把第2断面看作已知，设第3断面，重复 （2~3）步，反复计算，求 。 要特别注意： 永远是 E下游-E上游 举例： 一长直棱柱形明渠，梯形断面，b=2.0m, =0.014, =0.001，下游建有一个排水闸，当排水闸通过流量Q=5m3/S时，闸前水深=2.0m，试计算水面曲线并绘图。 解： （1）判别流态及水面曲线类型 试算图解法计算 计算正常水深 因为， 所以，该渠道为缓坡渠道，下游建闸水流受阻，为 型壅水曲线。 （2）以闸前水深为控制面，设各断面水深。 （3）列表计算 计算：