水利课件第五章明渠恒定均匀流.ppt
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1、第五章第五章 明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流 明渠水流在水利工程中或是在自然界都是常见的,明渠水流在水利工程中或是在自然界都是常见的,例如:水电站引水渠、灌溉渠、排水渠、运河、无压隧例如:水电站引水渠、灌溉渠、排水渠、运河、无压隧洞和下水道等人工渠道中的水流以及天然河道中的水流洞和下水道等人工渠道中的水流以及天然河道中的水流均为明渠水流。当明渠水流过水断面的平均流速及水深均为明渠水流。当明渠水流过水断面的平均流速及水深均沿程不变,或更严格地讲,当渠中水流的流线为一簇均沿程不变,或更严格地讲,当渠中水流的流线为一簇相互平行的直线时,称为相互平行的直线时,称为明渠均匀流明渠均匀流。否则,称为。否则,
2、称为明渠明渠非均匀流非均匀流。从力学的观点看,明渠均匀流动是一种直线。从力学的观点看,明渠均匀流动是一种直线等速运动。等速运动。水水力力学学讲讲义义第五章第五章 明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流5.1 5.1 明渠的类型及其对水流运动的影响明渠的类型及其对水流运动的影响 明渠的渠身及其沿流动方向的倾斜程度明渠的渠身及其沿流动方向的倾斜程度( ( 称作底称作底坡坡 ) ),是水流边界的几何条件。一定形式的边界几何条,是水流边界的几何条件。一定形式的边界几何条件,给予水流运动一定的影响。所以为了了解水流运动件,给予水流运动一定的影响。所以为了了解水流运动的特征,必须先对影响明渠水流运动的边界几何条件进
3、的特征,必须先对影响明渠水流运动的边界几何条件进行分析。行分析。 水水力力学学讲讲义义第五章第五章 明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流一、明渠的横断面一、明渠的横断面 人工明渠的横断面,通常作成对称的几何形状。例人工明渠的横断面,通常作成对称的几何形状。例如常见的梯形、矩形或圆形等。至于河道的横断面,则如常见的梯形、矩形或圆形等。至于河道的横断面,则常呈不规则的形状。常呈不规则的形状。 而根据渠道的断面形状、尺寸,就可以计算渠道过而根据渠道的断面形状、尺寸,就可以计算渠道过水断面的水利要素。水断面的水利要素。水水力力学学讲讲义义第五章第五章 明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流工程中应用最广的是梯形渠道,其
4、过水断面的诸水利工程中应用最广的是梯形渠道,其过水断面的诸水利要素关系如下:要素关系如下: 水面宽度:水面宽度: B B= =b b+2+2mhmh 过水断面面积:过水断面面积: A A=(=(b b+ +mhmh) )h h 湿周:湿周: 水力半径:水力半径: 水水力力学学讲讲义义第五章第五章 明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流二、明渠的底坡二、明渠的底坡 底坡:明渠渠底倾斜的程度称为底坡。以符号底坡:明渠渠底倾斜的程度称为底坡。以符号i i表表示,示,i i等于渠底线与水平线夹角口的正弦即等于渠底线与水平线夹角口的正弦即i iSinSin。 明渠有三种底坡:明渠有三种底坡:顺坡、平坡和逆坡顺坡、
5、平坡和逆坡水水力力学学讲讲义义第五章第五章 明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流顺坡:顺坡: i i00,明槽槽底沿程降低者称为正坡或顺坡。,明槽槽底沿程降低者称为正坡或顺坡。 平坡:平坡: i i=0=0,明槽槽底高程沿程不变者称为平坡。,明槽槽底高程沿程不变者称为平坡。 逆坡:逆坡: i i00)0); 3 3、渠道中没有建筑物的局、渠道中没有建筑物的局部干扰;部干扰; 4 4、明渠中的水流必须是恒、明渠中的水流必须是恒定的,沿程无水流的汇入、汇定的,沿程无水流的汇入、汇出,即流量不变。出,即流量不变。 水水力力学学讲讲义义水水力力学学讲讲义义如果您有任何问题,如果您有任何问题,请毫不犹豫地提出请
6、毫不犹豫地提出 ! !In case of you have any question, DO NOT hesitate to ask me !欢欢 迎迎 提提 问问第五章第五章 明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流5.3 5.3 明渠均匀流的计算公式明渠均匀流的计算公式明渠均匀流计算的基本公式是谢才公式和曼宁公式,即明渠均匀流计算的基本公式是谢才公式和曼宁公式,即 也可表示为:也可表示为: 式中式中K K是流量模数,它表示当底坡是流量模数,它表示当底坡i i1 1时渠道中通过均时渠道中通过均匀流的流量。匀流的流量。水水力力学学讲讲义义水水力力学学讲讲义义如果您有任何问题,如果您有任何问题,请毫不犹豫
7、地提出请毫不犹豫地提出 ! !In case of you have any question, DO NOT hesitate to ask me !欢欢 迎迎 提提 问问第五章第五章 明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流5.4 5.4 水利最佳断面及允许流速水利最佳断面及允许流速一、水力最佳断面一、水力最佳断面 水力最佳断面(水力最佳断面(the best hydraulic sectionthe best hydraulic section):是指当渠道底坡、糙率及面积大小一定时,通过最大流是指当渠道底坡、糙率及面积大小一定时,通过最大流量时的断面形式。量时的断面形式。对于明渠均匀流,有:对于明
8、渠均匀流,有: 水水力力学学讲讲义义第五章第五章 明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流 说明:说明: 1 1)具有水力最佳断面的明渠均匀流,当)具有水力最佳断面的明渠均匀流,当i i,n n,A A给定时,水力半径给定时,水力半径R R 最大,即湿周最大,即湿周P P 最小最小的断面能通过最大的流量。的断面能通过最大的流量。 2 2)i i,n n,A A给定时,湿周给定时,湿周P P最小的断最小的断面是圆形断面,面是圆形断面, 即圆管为水力最佳断面。即圆管为水力最佳断面。 水水力力学学讲讲义义第五章第五章 明渠恒定均匀流明渠恒定均匀流1 1、梯形过水断面渠道的水力最佳断面、梯形过水断面渠道的水力最佳
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- 水利 课件 第五 明渠 恒定 均匀