《水力学-恒定非均匀渐变流.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水力学-恒定非均匀渐变流.（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、水利1241 第六组 组长组长 ：唐纪纪会 组员组员 ：仇才文 宋生成 吴 峥峥 希 溢 水力学水力学 恒定恒定非非均匀均匀渐变渐变渐变渐变 流流 主要内容主要内容主要内容主要内容： 微 分 方 程 水 面 曲 线 分 析 水 面 曲 线 的 计 算 明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式 水深h（或水位z）沿流程的变化情况 棱柱体明渠 式中 棱柱体或非棱柱体明渠 返 回 棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析 i0时 几点说明： 1. 可能出现的情况及其水面曲线的形状特征 若 ，则水深沿流程增大，水面为壅水曲线 若 ，则水深沿流程减小，水面为降水曲线 若 ，则水深沿程趋于不变，水面趋向于均匀流的
2、水面 若 ，则水面趋向于水平面 若 ，则水面与流向趋于重直 2.影响水深沿程变化的因素 i0时 底坡i i0，i0，i=ik i0，iik i=0 i0时，比较h与h0 N N N N （N） （N） 3.分区命名 a1 a3 a2 b1 b2 b0 b c1 c2 c3 c0 c 缓坡a区的水面线分析 i0，iik K K N N a1 b1 c1 该区实际水流的水深 壅水曲线 向上游以N-N线为渐近线 向下游以水平线为渐近线 N N i0，iik K K N N a1 b1 c1 该区实际水流的水深 降水曲线 向上游以N-N线为渐近线 向下游 与K-K线有成垂直的趋势 i0，iik K K
3、 N N a1 b1 c1 该区实际水流的水深 壅水曲线 向下游 与K-K线有成垂直的趋势 向上游水深受来流条件所控制。 iik K K N N c1K K N N c1 iik iik K K N N a2 b2 c2 i=ik K K a3 c3 i=0 KK b0 c0 i0 K K b c 各类水面曲线的型式及十二条水面线的规律： a、c区为壅水曲线；b区为降水曲线 当hh0时，以N-N线为渐近线； 当hhk时，与K-K线有成垂直的趋势； 当h时，以水平线为渐近线 变坡棱柱体渠道非均匀渐变流水面线的定性分析（一） i1ik i2ik N1 N1 h01 K K hk N2 N2 h02
4、 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，定出控制水深； 第三步：画出非均匀渐变流的水面线 b1 变坡棱柱体渠道非均匀渐变流水面线的定性分析（二） i1ik i2ik K K hk N2 N2h02 b0 b2 N2 N2h02 b0 b2 变坡棱柱体渠道非均匀渐变流水面线的定性分析（四） i1=0 i2ik K K hk L i1=0 i2ik K KN2 N2 i1=0 i2ik K K N2 返 回 明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算 逐段试算法 计算公式其中 计算方法： 首先将明渠划分成若干流段，然后由流段的已知断 面求未知断
5、面，逐段推算。 根据不同情况，实际计算可能有两种类型： （1）已知流段两端的水深，求流段的距离s （2）已知流段一端的水深和流段长s，求另一端断面水深 适用于棱柱体明渠，先分析出水面曲线的变化趋势，根据 已知的一端水深，假设另一端水深，求出其s 可用于棱柱明渠和非棱柱体明渠，计算时可假设另一端断面 的未知水深，计算出一个s，与已知的s相等则假设水深 即为所求，若不等，需重新假设，直到算得的s与已知的 s相等为止。 i1ik i2ik K Khk h02 N2 N2N1 N1 h01 a1 s1 s2 s3 hu hd 例1：一长直棱柱体明渠，底宽b为10m，边坡系数m为1.5 ，糙率n为0.0
6、22，底坡i为0.0009，当通过流量Q为45m3/s时 ，渠道末端水深h为3.4m，要求计算渠道中的水面曲线。 解:(1)由于渠道为顺坡明渠，故应先判别渠道是缓坡还是陡 坡，水面线属于哪种类型。 分别计算出：hk=1.2m，h0=1.96m (计算略) K K N N h0 hk iik hd=3.4m a1 hu=3.2m s1 (2)依式 =253.2m hu=3.0m hd=3.2m s2 例2：某一边墙成直线收缩的矩形渠道，渠长60m，进口 宽b1为8m，出口宽b2为4m，渠底为反坡，i为-0.001，粗 糙系数n为0.014，当Q为18m3/s时，进口水深h1为2m，要 求计算中间断面及出口断面水深。 60m 8m4m 解： 30m30m 2m h出口 h中 采用试算法，即假设中间断面水深 hd中 =1.8m，计算得s=93.4m，与 实际长度30m相差很大，重新假设 hd中 =1.9m，计算得s=29.58m， 与实际长度非常接近，即可认为中 间断面水深为1.9m。 同样方法计算出出口断 面水深为1.5m。
