《明渠恒定流》PPT課件

《《明渠恒定流》PPT課件》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第八章明渠恒定流引水渠蘇伊士運(yùn)河明渠水流根據(jù)其運(yùn)動(dòng)要素是否隨時(shí)間和流程變化可分為：明渠:人工渠道、天然河道以及不滿流管道統(tǒng)稱為明渠。特征：明渠流具有自由表面，又稱無(wú)壓流。研究?jī)?nèi)容:明渠水流特征、明渠輸水能力的計(jì)算、明渠設(shè)計(jì)應(yīng)用：排水渠道、排水管道。恒定均勻流√恒定非均勻流√非恒定均勻流×非恒定非均勻流(專題）棱柱型渠道:斷面形狀、尺寸、底坡沿程不變的渠道。非棱柱型渠道:斷面形狀沿程改變，斷面尺寸改變，或底坡沿程改變的渠道。8.1明渠的類型1.按縱向幾何條件劃分:判斷：非棱柱體渠道中，流線也會(huì)是平行直線，故水流也可能形成

2、均勻流。(錯(cuò)誤)A=f(h)A=f(h，s)（1）順坡渠道：（2）平坡渠道：（3）逆坡渠道：2.按底坡的變化劃分在縱剖面上，渠底是一條斜直線，該線的坡度即為渠道底坡水流的過(guò)流斷面？可以取鉛垂面，水深h在鉛垂線上量測(cè)。3.按橫斷面幾何形狀分類梯形斷面渠道、矩形斷面渠道、圓形、半圓形、復(fù)式斷面渠道梯形渠道過(guò)水?dāng)嗝娴乃σ厮鎸挾?過(guò)流斷面面積:濕周:水力半徑:底寬:水深:邊坡系數(shù)：邊坡系數(shù)表（m）土的種類邊坡系數(shù)土的種類邊坡系數(shù)粉沙礫石、砂礫石沙壤土風(fēng)化巖密實(shí)沙壤土、黃土、粘壤土未風(fēng)化巖(1)過(guò)流斷面面積,水深沿程不變。

3、(2)過(guò)流斷面平均流速及斷面流速分布沿程不變。（3）底坡線、水面線、總水頭線三線平行。即：8.2明渠均勻流的特征及形成條件8.2.1明渠均勻流的特征（4）水體重力沿水流方向分力等于固體邊壁對(duì)水流的摩阻力。8.2.2明渠均勻流產(chǎn)生的條件(1)恒定流，無(wú)支流流出或匯入(2)長(zhǎng)直棱柱形渠道,且糙率不變(3)順坡渠道,即(4)無(wú)建筑物的局部干擾選擇：從作用力的角度分析，在下列渠道中能產(chǎn)生均勻流的是：你的回答：A.平坡渠道B.順坡渠道C.逆坡渠道D.非棱柱形平坡渠道明渠均勻流中，∵8.3明渠均勻流基本公式明渠水流一般屬于紊流阻力

4、平方區(qū)。式中：C為謝齊系數(shù),R為水力半徑，J為水力坡度謝齊公式K---流量模數(shù)，單位與流量相同（1）曼寧公式:（2）巴甫洛夫斯基公式:謝齊系數(shù)C1.明渠的分類：棱柱形渠道的概念矩形渠道、梯形渠道的水力要素。2.明渠均勻流特征和形成條件均勻流計(jì)算公式水力最優(yōu)斷面、允許流速的概念上講重點(diǎn)：定義:在底坡、糙率、過(guò)流斷面一定的前提下，明渠輸水能力最大的那種斷面（形狀、尺寸）。8.4水力最優(yōu)斷面與允許流速8.4.1水力最優(yōu)斷面濕周最小的幾何形狀：圓形對(duì)于梯形斷面渠道：二階導(dǎo)數(shù)即，為濕周最小的斷面化簡(jiǎn)，需滿足水力最優(yōu)寬深比（1）在

5、邊坡系數(shù)m確定后，寬深比滿足上式條件的渠道，為水力最優(yōu)。（2）矩形渠道水力最優(yōu)斷面的底寬應(yīng)是水深的2倍。（3）按水力最優(yōu)斷面設(shè)計(jì)的渠道屬窄深型渠道，施工、維護(hù)困難。水力最優(yōu)斷面是根據(jù)流體力學(xué)原理建立的，工程上不一定最優(yōu)。（4）只適合小型渠道。大、中型渠道不宜采用。有通航要求的渠道，還要考慮通航對(duì)水深的要求。說(shuō)明不沖流速:渠道免遭沖刷的最大流速。不淤流速:渠道免遭淤積的最小流速。8.4.2允許流速設(shè)計(jì)渠道，還應(yīng)使渠道的設(shè)計(jì)流速不應(yīng)大于使渠床遭受沖刷，也不可小到使水中懸浮的泥沙發(fā)生淤積。應(yīng)用時(shí)，查表（8-3）（8-4）（8

6、-5）和相關(guān)手冊(cè)。上式有6個(gè)變量,知道5個(gè)可以求另外一個(gè)。8.5明渠均勻流水力計(jì)算一般是對(duì)已成工程進(jìn)行校核性計(jì)算。已知條件:b、h、m、n、，求流量8.5.1校核渠道輸水能力8.5.2確定渠道的底坡此類問(wèn)題為設(shè)計(jì)渠道的底坡，已知條件:Q、b、h、m、n，求解底坡。此類問(wèn)題為設(shè)計(jì)渠道的斷面已知條件:Q、n、m、該方程有6個(gè)變量，4個(gè)已知量，2個(gè)未知量，方程有多組解。方法：根據(jù)工程條件，先確定底寬b（h），求水深h（b）。此類問(wèn)題無(wú)解析法（高次），只能用試算圖解法或圖解法。8.5.3確定渠道的斷面尺寸A----------

7、----------aB--------------------bC--------------------c求渠道的正常水深h（底寬）的方法(a)試算圖解法:依工程條件確定底寬b，試算水深h。畫曲線，求水深h（Q已知）解：用試算—圖解法，設(shè)一系列水深，列表計(jì)算0.30.7893.4500.23129.010.3850.41.1523.9340.29330.180.6520.51.5504.4170.31531.110.990例：某輸水渠道，梯形斷面，土質(zhì)為沙壤土，底寬b=2m，通過(guò)流量0.8m3/s，岸邊有雜草，粗糙

8、系數(shù)n=0.027，底坡為0.0012，邊坡系數(shù)m=2.2，求正常水深？由上表數(shù)據(jù)繪制的關(guān)系曲線，根據(jù)已知流量在圖中求出正常水深。(b)圖解法管道無(wú)壓流也屬明渠水流，對(duì)于長(zhǎng)直的排水管道，亦為均勻流，具有均勻流的水力特征。此外還具有另一特征，即在達(dá)到滿管流之前，流速達(dá)到最大值，流量也達(dá)到最大值。8.6管道無(wú)壓流的水力計(jì)算---充滿角