《水力学》课程PPT教学课件（讲义）第五讲 明渠恒定均匀流

第五章明渠恒定均匀流 明渠水流在水利工程中或是在自然界都是常见的,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均 为明渠水流。当明渠水流过水断面的平均流速及水深均 水力学讲 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,称为明渠均匀流。否则,称为明渠非 均匀流。从力学的观点看,明渠均匀流动是一种直线等 义 速运动

第五章 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，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相 互平行的直线时，称为明渠均匀流。否则，称为明渠非 均匀流。从力学的观点看，明渠均匀流动是一种直线等 速运动。 水 力 学 讲 义

第五章明渠恒定均匀流 器51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(称作底坡), 是水流边界的几何条件。一定形式的边界几何条件,给 水 子水流运动一定的影响。所以为了了解水流运动的特征, 力学讲义 必须先对影响明渠水流运动的边界几何条件进行分析

第五章 明渠恒定均匀流 5.1 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( 称作底坡 )， 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。 水 力 学 讲 义

第五章明渠恒定均匀流 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。例如 常见的棉形、矩形圆形等。至于河道的横断面,则常 水力学讲义 呈不规则的形状。 而根据渠道的断面形状、尺寸,就可以计算渠道过水 断面的水利要素

第五章 明渠恒定均匀流 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。 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 力 学 讲 义

第五章明渠恒定均匀流 >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: 水面宽度: B=6+2mh 水过水断面面积:A=(b+m)b 力学讲义 2 湿周 x=b+2hv1+m 水力半径: R (6+ mh)h 6+2hV1+m 2

第五章 明渠恒定均匀流 ➢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： 水面宽度： B=b+2mh 过水断面面积： A=(b+mh)h 湿周： 水力半径： 水 力 学 讲 义 2 x = b + 2h 1+ m 2 2 1 ( ) b h m b mh h x A R + + + = =

第五章明渠恒定均匀流 三、明渠的底坡 底坡:明渠渠底倾斜的程度称为底坡。以符号裱 水 示,谔等于渠底线与水平线夹角口的正弦即i=Sine。 力学讲义 明渠有三种底坡:顺壞、平坡和逆坡

第五章 明渠恒定均匀流 二、明渠的底坡 底坡：明渠渠底倾斜的程度称为底坡。以符号i表 示，i等于渠底线与水平线夹角口的正弦即i＝Sinθ。 明渠有三种底坡：顺坡、平坡和逆坡 水 力 学 讲 义

第五章明渠恒定均匀流 器顺:0,明槽底沿程降低者称为正坡或顺校 平壞:}0,明槽槽底高程沿程不变者称为平壞。 逆壞:κ<0,明槽槽底沿程增高者称为反坡或逆坡。 水力学讲义 i=0

第五章 明渠恒定均匀流 ➢顺坡： i>0，明槽槽底沿程降低者称为正坡或顺坡。 ➢平坡： i=0，明槽槽底高程沿程不变者称为平坡。 ➢逆坡： i<0，明槽槽底沿程增高者称为反坡或逆坡。 水 力 学 讲 义

參欢迎提问 套>如果您有任何问题 请毫不犹豫地提出 水力学讲义 Ⅰ n case of you have any question, DO NOT hesitate to ask me!

水 力 学 讲 义 ➢ 如果您有任何问题， 请毫不犹豫地提出 ! In case of you have any question, DO NOT hesitate to ask me ! 欢 迎 提 问

第五章明渠恒定均匀流 5.2明渠均匀流特性及其产生条件 明渠均匀流的特性 1、均匀流过水断面的形状、尺寸沿流程不变,特别 是水深h沿程不变,这个水深也称为正常水深。 水力学讲 2、过水断面上的流速分布和断面平均流速沿流程不 变 3、总水头线坡度、水面坡度、渠底坡度三者相等 J==b即水流的总水头线、水面线和渠底线三条线 义平行

第五章 明渠恒定均匀流 5.2 明渠均匀流特性及其产生条件 一、明渠均匀流的特性： 1、均匀流过水断面的形状、尺寸沿流程不变，特别 是水深h沿程不变，这个水深也称为正常水深。 2、过水断面上的流速分布和断面平均流速沿流程不 变。 3、总水头线坡度、水面坡度、渠底坡度三者相等， J = Js = i。即水流的总水头线、水面线和渠底线三条线 平行。 水 力 学 讲 义

第五章明渠恒定均匀流 >从力学意义上来说:均匀流在水流方向上的重力分量 与渠道边界的摩擦阻力相等,因此只能在正坡渠道才 水可能形成均匀流。 力学讲义

第五章 明渠恒定均匀流 ➢从力学意义上来说：均匀流在水流方向上的重力分量 与渠道边界的摩擦阻力相等，因此只能在正坡渠道才 水 可能形成均匀流。 力 学 讲 义

第五章明渠恒定均匀流 二、明渠均匀流产生的条件: 1、底坡和糙率沿程不变的长而直的棱柱形渠道; 2、渠道必须为顺坡(0); 3、渠道中没有建筑物的局 水部干扰 力4明中的水流必须是恒 学定的,沿程无水流的汇入江 讲 出,即流量不变。 业、( 义

第五章 明渠恒定均匀流 二、明渠均匀流产生的条件： 1、底坡和糙率沿程不变的长而直的棱柱形渠道； 2、渠道必须为顺坡(i>0)； 3、渠道中没有建筑物的局 部干扰； 4、明渠中的水流必须是恒 定的，沿程无水流的汇入、汇 出，即流量不变。 水 力 学 讲 义