1、明渠非均匀流明渠非均匀流第七章第七章第一节第一节 概述概述第二节第二节 断面单位能量和临界水深断面单位能量和临界水深第三节第三节 急流、缓流、临界流及其判别准则急流、缓流、临界流及其判别准则第四节第四节 水跃水跃第五节第五节 明渠恒定非均匀渐变流的基本微分明渠恒定非均匀渐变流的基本微分 方程方程第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面 曲线的分析曲线的分析本章纲要:第七节第七节 明渠水面曲线的计算明渠水面曲线的计算第一节第一节 概述概述明渠均匀流：明渠均匀流：等深、等流速的水流，只发生在断面形状、尺寸、n、i沿程不变的长直渠道中，而且渠道中没有修建任何水工建筑
2、物。然而，对于铁路、道路和水利工程等而言，往往需要架桥、设涵、筑坝、建闸、设置跌水等，这些建筑物的存在，就破坏了明渠均匀流的产生条件，造成了流速和水深的变化，形成了非均匀流。不满足明渠均匀流产生条件的水流为非均匀流不满足明渠均匀流产生条件的水流为非均匀流。一、明渠非均匀流的产生一、明渠非均匀流的产生第一节第一节 概述概述工程实例：工程实例：设涵跌水设涵跌水河渠上架桥河渠上架桥建闸建闸筑坝筑坝第一节第一节 概述概述212Vg222VgV1V2h1h2水面线二、明渠非均匀流的特征二、明渠非均匀流的特征1.测压管水头线、总水头线、底坡线互不平行。测压管水头线、总水头线、底坡线互不平行。2.水面线为曲
3、线。水面线为曲线。底坡线底坡线测压管水头线测压管水头线总水头线总水头线曲线曲线f(h,s)例：建桥时，为了估计建桥后墩台对水流的影响，例：建桥时，为了估计建桥后墩台对水流的影响，需要计算出桥址附近的水位抬高。需要计算出桥址附近的水位抬高。三、主要研究的问题三、主要研究的问题本章着重研究水面曲线的变化规律。本章着重研究水面曲线的变化规律。例：在河道上筑坝取水，为了确定水位抬高造成的例：在河道上筑坝取水，为了确定水位抬高造成的水库淹没范围，也需要进行水面曲线的计算。水库淹没范围，也需要进行水面曲线的计算。第二节第二节 断面单位能量和临界水深断面单位能量和临界水深 一、断面单位能量（比能）一、断面单
4、位能量（比能）1-1断面单位重量的液体的能量：断面单位重量的液体的能量：gvhzE2cos20z0+hcosOO以以0-0为为基准面基准面gvhe2cos2gvhe22断面单位断面单位能量能量(比能比能)OO以以0-0为基为基准面准面z0=01coshz0z0cosh1-1断面gvhe22以断面最低点所在的水平面作为基准面计算的断以断面最低点所在的水平面作为基准面计算的断面单位重量液体所具有的机械能叫断面比能。即：面单位重量液体所具有的机械能叫断面比能。即：1.比能定义比能定义一、断面单位能量（比能）一、断面单位能量（比能）222gQhe第二节第二节 断面单位能量和临界水深断面单位能量和临界水
5、深当明渠断面形状一定时，恒定当明渠断面形状一定时，恒定流的断面比能为水深的函数流的断面比能为水深的函数1、水流的机械能在沿水流方向上总是减少的，即、水流的机械能在沿水流方向上总是减少的，即dE/ds0。注意：2、断面比能因为它的基准面不固定，且一般明渠、断面比能因为它的基准面不固定，且一般明渠水流的速度与水深沿程变化，所以水流的速度与水深沿程变化，所以e沿水流方向有沿水流方向有可能增大，即可能增大，即de/ds0；也可能减小，；也可能减小，即即de/ds0；也可能不变，即也可能不变，即de/ds=0（均匀流）。（均匀流）。2、eh关系曲线关系曲线（1）渐近线分析）渐近线分析45oh222gQh
6、e oe轴为渐近线0hh0222gQe 与oe轴夹45为渐近线 he oe轴为渐近线轴为渐近线 与与oe轴夹轴夹45为渐近线为渐近线e做曲线做曲线45ohEs断面比能随水深的增断面比能随水深的增加而增加加而增加0dedh断面比能随水深的断面比能随水深的增加而减小增加而减小0dedhAhkemin（2）eh关系关系分析分析e上支：增函数上支：增函数下支：减函数下支：减函数 A点将比能曲线分为上、点将比能曲线分为上、下两支下两支上支：上支：de/dh0;下支：下支：de/dh0khehhemin21kh：临界水深：临界水深二、临界水深二、临界水深(hk)1.1.定义定义2.2.hk的计算的计算 2
7、22gQhe当流量和断面形状尺寸一定时，断面当流量和断面形状尺寸一定时，断面比能最小值对应的水深叫临界水深。比能最小值对应的水深叫临界水深。0dhde45ohEsAhkemine222gQhekkBgQ32Bdhdh0132gBQdhdgQ321?hBdd临界水深普遍公式临界水深普遍公式0dhde0132BgQdhdgQdhde321221任意形状断面任意形状断面矩形断面矩形断面h3BO2QgkhkkBgQ32kkBgQ32gQ2在曲线找到 对应的hk 32gqhk设矩形底宽为设矩形底宽为b bBkkkbh用试算图解法是临界水深的函数，采kkB3322khbgQqbQgqgbQhk2223关系
8、曲线可得到计算出一系列假设一系列BhBh33单宽流量单宽流量梯形断面梯形断面 除上述试算图解法，还可直接用迭代公式除上述试算图解法，还可直接用迭代公式（7-2-9）339.012.15.401154.13.1604.0AmbAhAAmbhkk）（3/122gbQbmA其中，补充一个计算公式：补充一个计算公式：圆形断面：圆形断面：直接用迭代公式直接用迭代公式（7-2-10）三、临界坡度三、临界坡度ik1.1.定义定义在棱柱形渠道中，当断面形状、尺寸和流量一在棱柱形渠道中，当断面形状、尺寸和流量一定时，若水流的正常水深恰好等于临界水深时，定时，若水流的正常水深恰好等于临界水深时，此时对应的底坡叫临
9、界坡度，用此时对应的底坡叫临界坡度，用ik 表示。表示。h0h0h0=hki=ik2.ik的的计算计算 kkkkBCgi2kkkkkkBgQiRCQ32可以看出，可以看出，ik与断面的形状、尺寸、与断面的形状、尺寸、Q及及n有关，有关，与渠道的实际底坡无关。与渠道的实际底坡无关。ik是为了分析计算方便而引入的假设坡度。是为了分析计算方便而引入的假设坡度。同时，同时，hk与断面的形状、尺寸、与断面的形状、尺寸、Q有关，与渠道有关，与渠道的实际底坡无关，与的实际底坡无关，与n 无关无关。当断面一定时，只。当断面一定时，只与与Q有关！有关！kkkkkkBgQiRCQ32可以看出，可以看出，ik与断面
10、的形状、尺寸、与断面的形状、尺寸、Q及及n有关，有关，与渠道的实际底坡无关。与渠道的实际底坡无关。ik是为了分析计算方便而是为了分析计算方便而引入的假设坡度。引入的假设坡度。注意：同时，同时，hk与断面的形状、尺寸、与断面的形状、尺寸、Q有关，与渠道有关，与渠道的实际底坡的实际底坡i 及及n 无关无关。当断面一定时，只与。当断面一定时，只与Q有有关！关！同时，同时，h0与断面的形状、尺寸、与断面的形状、尺寸、Q、i及及n有关！有关！3.缓坡、陡坡定义缓坡、陡坡定义i为为实际底坡实际底坡kii kii 缓坡这时khh 0kii 陡坡这时khh 0临界坡这时khh 0陡坡、缓坡的确定，是对应于陡坡
11、、缓坡的确定，是对应于某一流量某一流量而言。而言。同一底坡，若同一底坡，若Q发生变化，所对应的发生变化，所对应的ik、hk发生发生变化，陡、缓坡之称也随之发生变化。变化，陡、缓坡之称也随之发生变化。第三节第三节 缓流、急流、临界流及其判别准缓流、急流、临界流及其判别准则则 一、临界流、急流、缓流定义一、临界流、急流、缓流定义明渠水流在临界水深时的流速称为临界流速，明渠水流在临界水深时的流速称为临界流速，以以vK表示。此时的明渠水流流态称为临界流。表示。此时的明渠水流流态称为临界流。急流：急流：临界流：临界流：水流流速小于临界流速水流流速小于临界流速缓流：缓流：水流流速大于临界流速水流流速大于临
12、界流速kvv kvv kvv Qih0hkh0Qhk0kkiihh0kkiihhh0Qhk0kkiihh缓坡缓坡临界坡临界坡陡坡陡坡均匀流为缓流均匀流为缓流均匀流为临界流均匀流为临界流均匀流为急流均匀流为急流注意：对于非均匀流，不能按底坡判别流态注意：对于非均匀流，不能按底坡判别流态对于均匀流，按底坡判别流态：对于均匀流，按底坡判别流态：二、临界流、急流、缓流判别准则二、临界流、急流、缓流判别准则判别方法：判别方法：1、临界水深（或临界流速）判别法、临界水深（或临界流速）判别法（3）v=vk，h=hk，de/dh=0，极值点（2）vvk，hhk，比能曲线下支，de/dh0（1）vhk，比能曲线
13、上支，de/dh0（1）计算临界水深）计算临界水深hk或临界流速或临界流速vk（1 1）临界水深（或临界流速）判别法）临界水深（或临界流速）判别法（2 2）弗汝德数判别法）弗汝德数判别法（2）判断：）判断：缓流缓流急流急流临界流临界流2、弗汝德数判别法、弗汝德数判别法定义定义 321BgQdhderFdhde1-弗汝德数，无量纲数。弗汝德数，无量纲数。rF32gBQFr令令 32gBQFr弗汝德数弗汝德数物理意义物理意义hgvhgvFr2222平均势能平均势能动能动能物理意义：物理意义：（1 1）它表示过水断面单位重量液体的平均动能与）它表示过水断面单位重量液体的平均动能与平均势能比值的平均势
14、能比值的2 2倍。倍。（2 2）若水流中的动能愈大，）若水流中的动能愈大，F Fr r愈大，则流态愈急。愈大，则流态愈急。32gBQFrhgQFr122BhQv 流态判别流态判别临界流1rF缓流1rF急流1rFrFBgQdhde1132急流临界流缓流000从式中还可以看出，动能越大，从式中还可以看出，动能越大，Fr越大，流态越急。越大，流态越急。总结总结 明渠水流流态的判别明渠水流流态的判别dhde断面比能 流态判别指标缓 流临界流急 流非均匀流水深hh hkh=hk h hk 弗汝德数FrFr1平均流速vv vk 0 =0 0均匀流 除用水深、流速、Fr外，底 坡iikdhdedhdedhd
15、e如何观察急流、缓流现象？如何观察急流、缓流现象？dhde第四节第四节 水跃水跃 第四节第四节 水跃水跃 一、水跃现象一、水跃现象明渠水流从急流状态过渡到缓流状态时水面骤明渠水流从急流状态过渡到缓流状态时水面骤然跃起的局部水力现象叫水跃。然跃起的局部水力现象叫水跃。1、水跃定义、水跃定义2、产生条件、产生条件KK缓流急流明渠水流从急流过渡到缓流。明渠水流从急流过渡到缓流。水跃水跃第四节第四节 水跃水跃 一、水跃一、水跃（1）旋滚区：水跃区域的上部为饱掺空气的表面漩滚）旋滚区：水跃区域的上部为饱掺空气的表面漩滚似的水涡，称为旋滚区。似的水涡，称为旋滚区。（2）主流区：下部为在铅直平面内急剧扩张前
16、进的水）主流区：下部为在铅直平面内急剧扩张前进的水流，称为主流区。流，称为主流区。11主流区主流区旋滚区旋滚区22水跃区水跃区3、水跃的几个概念、水跃的几个概念11h1跃前断面跃前断面跃前水深跃前水深h1跃后断面跃后断面h222水跃段长水跃段长Lj跃后水深跃后水深h2（1）跃前水深：表面旋滚始端的过水断面）跃前水深：表面旋滚始端的过水断面(或水面或水面开始上升处的过水断面开始上升处的过水断面)称为跃前断面，该断面处的称为跃前断面，该断面处的水深水深h1叫跃前水深叫跃前水深（2）跃后水深：表面旋滚末端的过水断面称为跃）跃后水深：表面旋滚末端的过水断面称为跃后断面。该断面处的水深后断面。该断面处的
17、水深h2叫跃后水深。叫跃后水深。（3）水跃段长度水跃段长度：跃前断面至跃后断面的水平距跃前断面至跃后断面的水平距离称为水跃段长度，用离称为水跃段长度，用Lj表示。表示。跃高：跃高：12hha1、研究对象、研究对象二、水跃的基本方程二、水跃的基本方程仅讨论平坡（i=0）渠道中的完整水跃。完整水跃：发生在棱柱形渠道的、其跃前水深和跃后水深相差显著的水跃。在推导水跃的基本方程时，由于水跃内水流极为复杂，所以水跃的能量损失很难计算，故应用能量方程有困难，采用动量方程求解。（3）1122P1=g1hc1 P2=g2hc2Ff=00fF（2）水跃段长度不大，渠水跃段长度不大，渠床的摩擦阻力较小，可忽床的摩
18、擦阻力较小，可忽略。即略。即（1）跃前、后断面的水流跃前、后断面的水流为渐变流、符合静压分布。为渐变流、符合静压分布。隔离体为：隔离体为：假定：假定：1212、推导、推导 列动量方程：列动量方程：2112)(PPvvQ引入物理量引入物理量:1ch2ch跃前断面形心点到液面的距离；跃后断面形心点到液面的距离；12跃前断面面积；跃后断面面积。222111cchPhP221112)(cchhvvQ为共轭水深、水跃函数令完整水跃的基本方程222221112)()()(hhhhhgQhhgQhgQcc经过整理得：经过整理得：同除以同除以 221112)(cchhvvQ221112)(cchhQQgQch
19、gQh2)（令令水跃函数水跃函数在棱柱形水平明渠中，跃前水在棱柱形水平明渠中，跃前水深深h1与跃后水深与跃后水深h2具有相同的具有相同的水跃函数值，这一对水深称为水跃函数值，这一对水深称为共轭水深共轭水深。)(00hh时)(hh时特性：特性：(h)最小值对应的水深为临界水深最小值对应的水深为临界水深hk一个水跃函数值对应两个一个水跃函数值对应两个h，二者为共轭水深。，二者为共轭水深。h2h1 (h1)=(h2)h(h)上支上支hhk，为缓流，为缓流，d/dh0；下支；下支hhk，为急流，为急流 d/dhhk）绘制）绘制水跃曲线的上支水跃曲线的上支(h)h(2)计算计算(h1)，从图中找到上支，
20、从图中找到上支曲线上对应的曲线上对应的h2当已知当已知h1，求，求h2：当已知当已知h2，求，求h1：求解方法类似！：求解方法类似！四、共轭水深的计算四、共轭水深的计算已知已知h1求求h2，或已知，或已知h2求求h1(1)假设一系列假设一系列h（h0 平坡平坡 i=0 逆坡逆坡 i0 缓坡缓坡 iik 五种坡五种坡明渠按明渠按底坡底坡2、流区的划分、流区的划分在棱柱形正坡渠道中，存在有h0，hk，即存在正常水深线和临界水深线，正常水深线用线用NN线表示，线表示，临界临界水深水深线用线用KK线表示。线表示。平坡和逆坡中不可能产生均匀流，只有只有KK线，没线，没有有NN线。线。根据均匀流中h0与i
21、的关系可认为NN线在无穷远处。把N-N线和K-K线以上的区域叫做a区。把N-N线和K-K线之间的区域叫做b区。把N-N线和K-K线以下的区域叫做c区。00,0,hihiRicQ第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析3、水面曲线的类型、水面曲线的类型下标下标“1”表示缓坡，表示缓坡，a1,b1,c1下标下标“2”表示陡坡，表示陡坡，a2 b2,c2下标下标“3”表示临界坡，表示临界坡，a3,c3下标下标“0”表示平坡，表示平坡，b0,c0上标上标“”表示逆坡。表示逆坡。b,c(1)i0，i0，i=ik(3)i0,iikKKKKKKNNNNa
22、1a3a2b1b2c1c2c3(4)i=0(4)i=0(5)i0KKKKb0bc0c为区别不同底坡对应的流区，将a、b、c加下标。第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析 分析依据分析依据 rFKQidsdh122iKQh00rFKKidsdh1120均匀流水深均匀流水深 二、非均匀流水面曲线的定性分析二、非均匀流水面曲线的定性分析 分析水面曲线的形状，主要就是分析水深的沿分析水面曲线的形状，主要就是分析水深的沿程变化规律。即：程变化规律。即：hs的关系。的关系。K一般随水深增加而增加；一般随水深增加而增加；K0为均匀流对应的模数；为均匀流
23、对应的模数；这时：这时：均匀流0dsdh降水曲线沿程hdsdh0壅水曲线沿程hdsdh0线为渐近线以趋向于均匀流NNdsdh0水面线趋向于水平idsdh水面变垂直突变水面线斜率hdsdhds1122dh我们以缓坡渠道的三种水面曲线为例我们以缓坡渠道的三种水面曲线为例0Khhh该区实际水流的水深该区实际水流的水深2000011()0KKhhKKKK 110KhhFrFr 201()1KdhKidsFr0dhds壅水曲线壅水曲线向上游向上游2000011()00KKdhhhKKKKds 以以N-N线为渐近线线为渐近线向下游向下游h 20001()1KKKKK 011FrFr dhids以水平线为渐
24、近线以水平线为渐近线NNiika1第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析 a1区区a1a1型为壅水曲线，上游以型为壅水曲线，上游以NNNN线为渐近线，下游趋向于水平线线为渐近线，下游趋向于水平线201()1KdhKidsFr0Khhh该区实际水流的水深该区实际水流的水深2000011()0KKhhKKKK 110KhhFrFr 0dhds降水曲线降水曲线向上游向上游2000011()00KKdhhhKKKKds 以以N-N线为渐近线线为渐近线向下游向下游110KdhhhFrFrds 与与K-K线有成垂直的趋势线有成垂直的趋势iikKKNN
25、b1第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析例如例如:b1区区b1b1型为降水曲线，上游以型为降水曲线，上游以NNNN线为渐近线，下游与线为渐近线，下游与KKKK线垂直线垂直(跌水跌水)0Khhh该区实际水流的水深该区实际水流的水深2000011()0KKhhKKKK 110KhhFrFr 0dhds壅水曲线壅水曲线向下游向下游110KdhhhFrFrds 与与K-K线有成垂直的趋势线有成垂直的趋势向上游水深受来流条件所控制。向上游水深受来流条件所控制。iikKKNNc1KKNNc1iik第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分
26、析棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析201()1KdhKidsFrc1区区c1c1型为壅水曲线，上游由来流而定，下游与型为壅水曲线，上游由来流而定，下游与KKKK线垂直线垂直(水跃水跃)iikKKNNa2b2c2i=ikKKa3c3i=0i=0KKb0c0i0KKbca、c区为壅水曲线；区为壅水曲线；b区为降水曲线区为降水曲线向上游或下游无限接近向上游或下游无限接近N-N线时，以线时，以N-N线为渐近线；线为渐近线；向上游或下游无限接近向上游或下游无限接近K-K线时线时，理论上与，理论上与K-K线垂直；线垂直；水深向上、下游无限增加时，以水平线为渐近线水深向上、下游无限增加时，以水平线为
27、渐近线12种水面线分析小结种水面线分析小结a3、c3型水面线近似为水平线型水面线近似为水平线NN1、没有水跃的变坡水面曲线衔接没有水跃的变坡水面曲线衔接（1）首先确定正常水深）首先确定正常水深h0和临界水深和临界水深hK的关系，的关系，并绘出相应的并绘出相应的NN线和线和KK线。线。分析棱柱形渠道的水面曲线步骤分析棱柱形渠道的水面曲线步骤：第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析三、水面曲线分析举例三、水面曲线分析举例 注意：在平坡和逆坡渠道中只存在注意：在平坡和逆坡渠道中只存在KK线；线；在正坡在正坡渠道中，渠道中，h0与与i有关，有关，
28、i越大，即越大，即NN线越低；因线越低；因hK与与i无关，故变坡上下游渠道中的无关，故变坡上下游渠道中的hK应相等；棱柱形渠道应相等；棱柱形渠道中的中的NN线和线和KK线均与渠底平行。线均与渠底平行。(2)根据实际水流情况，分析实际水深与根据实际水流情况，分析实际水深与h0、hK的的关系，确定水面曲线发生的流区，并分析其衔接形关系，确定水面曲线发生的流区，并分析其衔接形式。式。第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析(3)因在渠道中修建水工建筑物或者因底坡因在渠道中修建水工建筑物或者因底坡i发生发生变化，在同一渠道的不同渠段中，会出现不同类
29、型变化，在同一渠道的不同渠段中，会出现不同类型的水面曲线，然后按照的水面曲线，然后按照合理连接合理连接的原则确定各渠段的原则确定各渠段中唯一的一条水面曲线。中唯一的一条水面曲线。第一步：定出各段渠道上的K-K线与N-N线（正坡时）；第二步：分析变坡渠道上、下游的水流流动情况，由于渠道是长直的棱柱形渠道，在远离变坡和建筑物处，水深沿N-N线流动。第三步：分析可能的衔接形式，找出合理的非均匀渐变流的水面线。第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析i1ikN1N1h01KKhkN2N2h02b1b2i1iki2i2i1iki2ikN1N1h01K
30、KhkN2N2h02b1i1i2第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析KKhka1bNi2iki1ikN1N1i2ikh02N2N2N1N1h01KKhkc1h02h02第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析2、发生水跃的水面曲线衔接发生水跃的水面曲线衔接首先上下游均在NN处，故需要穿过KK线，即由急流过渡到缓流，发生水跃。h02为跃后水深，若跃前水深h02h01，在变坡后发生水跃，有一段壅水曲线c1，为远驱式水跃。h02为跃后水深，若跃前水深h02=h01，在变坡处发生水跃，为临界
31、水跃。h01为跃前水深，若跃后水深h01”ikKKhkL当闸门下游平坡渠段当闸门下游平坡渠段L L的大小变化时，的大小变化时，水面线会出现哪些形式？水面线会出现哪些形式？i1=0i2ikKKN2第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析渠道较长，闸后发生水跃，渠道较长，闸后发生水跃，而后而后b0在变坡处与在变坡处与b2连接连接渠道较短，水跃来不及发生渠道较短，水跃来不及发生就跌水了，就跌水了，c0+b2渠道很短，水跃的上升高渠道很短，水跃的上升高度就更小了，度就更小了，c0+c2c0KKNN两远端为NN线，中间为高于坝顶的水面首先产生水跃，穿
32、过KK线。而后产生a2型壅水。而后产生坝后跌水。最后c2为壅水。iika2c21、正确绘制正确绘制N-N、K-K线，线，a、c型为壅水曲线，型为壅水曲线，b型为降水曲线。型为降水曲线。3、急流、急流 缓流缓流时时：水跃；缓流：水跃；缓流急流急流时时：跌水：跌水（变坡处为（变坡处为hk）。）。4、闸坝上游出现闸坝上游出现a型壅水曲线，下游出现型壅水曲线，下游出现c型型壅水曲线。壅水曲线。第六节第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析2、正坡渠道在远离固体边界改变（变坡、建筑正坡渠道在远离固体边界改变（变坡、建筑物）处、水流沿物）处、水流沿N-N线流
33、动。线流动。四、水面曲线规律总结四、水面曲线规律总结 第七节第七节 明渠水面曲线的计算明渠水面曲线的计算一、计算公式一、计算公式 fhgvhzgvhz222222221111)2()2()(2111222221gvhgvhhzzf上下eesJsiJiees上下只介绍分段求和法只介绍分段求和法？第七节第七节 明渠水面曲线的计算明渠水面曲线的计算)(21)1(下上JJJRCvJ22)2()(2121vvv)(2121CCc)(2121RRR其中：其中：的求解的求解J二、计算步骤二、计算步骤棱柱形渠道：棱柱形渠道：1、对水面曲线进行定性分析，并计算、对水面曲线进行定性分析，并计算h0、hk，以便确定
34、控制断面。控制断面：位置、，以便确定控制断面。控制断面：位置、水深均已知的断面，常出现在坝前、闸后、水深均已知的断面，常出现在坝前、闸后、跌坎处。跌坎处。2、从控制断面（水深为、从控制断面（水深为h1开始，向上游或开始，向上游或下游设下游设h2，计算，计算 ，依次依次类推。类推。Jiees上下21某一宽矩形断面渠道，由上、下两段相连，渠道上游端与水库相连，渠道末端有一跌水，i1=0.03，i2=0.0008，n1=0.014，n2=0.02。从水库中引入单宽流量 ，水库水位高于渠道进口断面临界水深，试分析渠道中水面曲线的形式，判别有无水跃发生，若有水跃发生，确定跃前断面位置。msmq39.20
35、008.02i解：（解：（1）定性分析：通过计算确定缓坡、陡坡，判别有）定性分析：通过计算确定缓坡、陡坡，判别有无水跃。无水跃。RiChq0）530)(inqh h01=0.419m，h02=1.539mmgqhK95.032 为陡坡，为陡坡，为缓坡，有水跃发生。为缓坡，有水跃发生。1i2i0008.02i（2）判别水跃形式及位置）判别水跃形式及位置mh419.001mghqhh83.1 1812301201010102539.1hh产生远驱式水跃，水面曲线如图所示。产生远驱式水跃，水面曲线如图所示。mghqhh537.0 1812302202020008.02ih01=0.419m，=0.537m，用分段求和法求Jiees上下e下=2.027m，e上=2.859m，J=0.02833，ms22.3002hs0008.02i课堂练习作业作业P181-182:P181-182:计算题计算题 7-5;7-5;7-6;7-6;7-7;7-7;7-11 7-11；7-12.7-12.再 见!返回返回
