水力学课件第5章明渠恒定均匀流.pptVIP

流量：流速：流量模数：思考题及作业简述明渠均匀流的特性和形成条件，从能量观点分析明渠均匀流为什么只能发生在正坡长渠道中？什么是正常水深？它的大小与哪些因素有关？当其它条件相同时，糙率n、底宽b或底坡i分别发生变化时，试分析正常水深将如何变化？什么是水力最佳断面？矩形断面渠道水力最佳断面的底宽b和水深h是什么关系？什么是允许流速？为什么在明渠均匀流水力计算中要进行允许流速的校核？从明渠均匀流公式导出糙率的表达式，并说明如何测定渠道的糙率。P100：1、2、3、4、5、6明渠恒定非均匀流*相应于梯形渠道水力最佳断面的水力半径为：这表明梯形渠道水力最佳断面的水力半径等于正常水深的一半，它与渠道的边坡系数无关。矩形：5.4梯形断面明渠均匀流的水力计算已知m，n，b，h0，i五个参数，要求验算渠道的输水能力;已知Q、m、n、b、h0五个参数，要求设计渠道底坡i；已知b、m、i、Q、h0五个参数，求粗糙系数n；已知Q、i、m、n四个参数，要求设计渠道断面尺寸b和h。一、已知m，n，b，h0，i五个参数，要求验算渠道的输水能力有一情况较坏的梯形断面路基排水土渠（中壤土），长1.0km，底宽3m，设计水深为0.8m，边坡系数m=1.5，底部落差为0.5m，试验算渠道的输水能力和流速。解：已知：L=1.0km=1000m；h0=0.8m；m=1.5；z1-z2=0.5m由附录查得n=0.027底坡：过水断面面积：湿周：水力半径：因R1.0m，按巴浦洛夫斯基公式得：将以上数据代入流量计算公式得：流速：由表5.3（二）查得R=1m时的不冲流速vmax=0.65-0.85m/s，对所设计的土渠，取a=1/4，则不冲流速vmax=（0.65~0.85）×0.57（1/4）=（0.56~0.74）m/s。取不淤流速vmin=0.5m/svminvvmax，满足设计要求。二、已知Q、m、n、b、h0五个参数，要求设计渠道底坡i这类问题的解法与第一类问题相似，即由已知的参数依次计算A、x、R、C和K，然后由下述公式求i，即：某灌区兴建一条钢筋混凝土矩形输水渡槽，底宽5.1ｍ，水深3.08ｍ，粗糙系数n=0.014，设计流量为25.6m3/s，试求渠道底坡和流速。解：已知：b=5.1m；h0=3.08m；n=0.014；m=0；Q=25.6m3/s过水断面面积：湿周：水力半径：当时，按巴甫洛夫斯基公式计算：流量模数：底坡：流速：由表5.3（一）查得Q10m3/s时混凝土护面的不冲流速vmax=10m/s。取不淤流速vmin=0.5m/svminvvmax，满足设计要求。三、已知b、m、i、Q、h0五个参数，求粗糙系数n这类问题若按曼宁公式计算谢才系数，由均匀流基本公式得：已知梯形渠道底宽b=1.5m，底坡i=0.0006，边坡系数m=1.0，当流量Q=1.0m3/s时，测得水深h0=0.86m，试求粗糙系数n。解：已知：b=1.5m，i=0.0006，m=1.0，Q=1.0m3/s，h0=0.86m过水断面面积：湿周：水力半径：四、已知Q、i、m、n四个参数，要求设计渠道断面尺寸b和h这类问题的未知量有两个，利用均匀流基本公式求解，必须结合工程和技术经济要求，再附加一个条件，一般可以有以下四种情况:1.按需要选定正常水深h0，求相应的渠道底宽b2.按需要选定渠道底宽b，求相应的正常水深h03.根据流量大小选择合适的宽深比βm,确定相应的正常水深h0或渠道底宽b4.根据允许流速[v]，设计渠道的断面尺寸b和h0。1.按需要选定正常水深h0，求相应的渠道底宽b2.按需要选定渠道底宽b，求相应的正常水深h0若h0为已知，则：K=f（b）；若b为已知，则K=f（h0）解法：（1）图解法；（2）试算法；（3）迭代法。取：（1）图解法Kh0Kbhb（2）试算法（3）迭代法3.根据流量大小选择合适的宽深比βm,确定相应的正常水深h0或渠道底宽b选择合适的βm，则b=βmh0，代入基本公式得h0，再由b=βmh0计算得b值。对于小型渠道，取对于大型渠道，取4.根据允许流速[v]，设计渠道的断面尺寸b和h0五、应用举例有一梯形断面渠道。已知流量Q=3m3/s，底坡i=0.0049，粗糙系数n=0.0225，边坡系数m=1.0，根据地质条件取底宽b=1m，试求正常水深h0。解：由已知条件得：图解法h（m）K=f