兰州交通大学：《水力学》课程教学资源（课件讲稿，打印版）第6章 明渠均匀流

⑩ 第六章明渠均匀流 主讲：何文社

第六章 明渠均匀流 6-1明渠的几何要素 6-2明渠均匀流的特性及形成条件 6-3明渠均匀流的水力计算

§6-0概述 凡是具有自由液面的流动，称为明渠。明渠中流动的液体 称为明渠水流。天然河道和人工渠道（如路基排水沟、无压 涵洞和下水道等)中的水流都是明渠流。 当液体通过明渠流动时，形成与大气相接触的自由水面， 表面各点压强均为大气压强，所以明渠水流为无压流而 水流充满全断面的管流，是有压流 明渠流：①具有自由水面（即水面压强为大气压）； ②重力是流动的主要动力； ③明渠水面线即测压管水头线。 ·有压管流：①具有封闭的湿周；②压力是流动的主要动力。 3

明渠水流也可分为恒定流与非恒定流、均匀 流与非均匀流、渐变流与急变流等。 明渠水流根据其空间点上运动要素是否随 时间变化，可分为恒定流和非恒定流； 根据其运动要素是否随流程变化，可分为 均匀流与非均匀流；非均匀流又有渐变流和急 变流之分。 本章只讨论明渠恒定均匀流问题

§6-1明渠的几何要素 一、明渠的分类 1.明渠的底坡 沿渠道中心线所作的铅直面与渠底的交线称为底坡线。 渠底高程沿水流方向单位距离的降落值称为底坡，常用符 号来表示，是指渠底的高差与相应渠长的比值。 水面线 丰 77本77222字77 i=Zo-Zo=-do=sing ds -0

当底坡较小时： Z1-Z2 i=sin0=tg0= 1 在工程中明渠底坡可能有三种情况： >0,称为正坡（或顺坡）：底坡高程沿程下降 0,称为平坡；底坡高程沿程不变 K0,称为负坡（或逆坡、反坡）底坡高程沿程抬高

2.明渠的横断面 main bed 主槽 不德

表5-2矩形、梯形、圆形过水断面的水力要素 断面形状 水面宽度过水断面积 湿周 水力半径 B A R bh bh b+2h b+2h b+2mh (b+mAh (b+mh)h b+2h1+m b+2 1+m 2.h(d-h) (-n *式中日以弧度计

3.按横断面沿水流方向变化分 棱柱形渠道断面形状、尺寸及底坡沿程不变，同时 又无弯曲的渠道。A=f(h) 非棱柱形渠道断面形状、尺寸或底坡改变的渠道。 A=f(h,1) mmmeal 山山山山山 棱柱形 一非棱柱形 棱柱形

二、明渠的几何参数 ·1.一般明渠 ·过水断面面积A:垂直于流向的横断面： ·水面宽B ·水深h: ·底坡：明渠纵断面上渠底线的坡度 因0很小，通常可取 i=sin0空g0=-32-2 d 1