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1、第十四章 明渠非恒定流,由于自然条件的变化（如洪水涨落），或者由于河渠上的水工建筑物（如闸门）不时地调节流量，使河道或人工渠道中水流流速、水深（或水位、流量）等随时间而改变，从而形成了明渠中的非恒定流。,研究明渠非恒定流的目的：主要是确定在非恒定流过程中，明渠水流的流速、水深（或水位、流量）等随时间和流程的变化规律。用于洪水预报、溃坝防洪、水电站上下游动力渠道设计等。,主要介绍内容：,明渠非恒定流的特性,明渠非恒定流波的分类,明渠非恒定连续性方程式,明渠非恒定渐变流的能量方程式,明渠非恒定流的特性,特性之一：明渠非恒定流必定是非均匀流。,或,特性之二：明渠非恒定流也是一种波动现象。,明渠非恒定
2、流波的分类,按水力要素随时间变化的急剧程度分,连续波,不连续波,按波到达以后水位的变化分,涨水波,落水波,按波的传播方向与水流方向是否一致,顺波,逆波,明渠非恒定连续性方程式,依水量平衡：,化简整理得：,明渠非恒定流的连续性方程式,过水断面面积随时间的变率,流量随位置的变率,若 ，则必然有,说明在微分流段内如果流进的流量多，流出的流量少，区间内水位将随时间而上涨，发生涨水波。,若 ，则必然有,说明在微分流段内如果流进的流量少，流出的流量多，区间内水位将随时间而下降，发生落水波。,若 ，则必然有,说明水流量沿程不变，水流为恒定流。,因 Q=AV，A=A（s，t），V=V（s，t），所以,明渠非恒
3、定流连续性方程的另一种表达式为：,对于矩形断面明渠，A=bh，所以有,明渠非恒定渐变流的能量方程式（运动方程式）,单位重量液体的势能 沿流程的变化率,（作用于单位重量液体上） 惯性力沿流程所作的功,（作用于单位重量液体上） 惯性力沿流程所作的功,单位重量液体沿单位流程克服磨擦阻力所作的功,或,或,圣维南（Saint-Venant）方程组（1871年 法国）,明渠非恒定流的连续性方程式,明渠非恒定渐变流的能量方程式,解法 1.特征线法 2.直接差分法 3.瞬时流态法 4.微幅波理论法,明渠非恒定急变流 断波,了解什么是断波 断波特征 波峰陡、阶梯式前缘 哪些波是断波： 溃坝后向下游传播的涌波、潮
4、汐河口的涌潮等。,明渠均匀流的水力特征 1）过水断面的形状和尺寸、断面平均流速、流量和水深沿程不变。通常将明渠均匀流的水深称为正常水深，以h0表示。 2）总水头线、测压管水头线（水面坡度）和渠底线互相平行，即： 水流因高程降低而引起的势能减少正好等于克服阻力所损耗的能量，而水流的动能维持不变。,由数字高程模型提取的沿渡河流域水系图,肚松衯宸Z厬圪?呂Z?拶?騚咡譪4#涨?鞗籽?菮=PM櫶k?卌蠑?q駜6项縠餗q鹰|U鬨滗歒?淬盭睟覙6u姮?M+/l!ol諉:?5?磐嵸?錺潗 T?鈪醞3h袳牒唣?罐CB?捓铹k挭鑈p衈聮嗌蜞敏?l孰PB潉?潕,肚松衯?雎挥=?牓2d?h糖 =M痞 ?(瘣滸?(h
5、?棧哐锒$*?z3蓚W傯=%u旄冏?塧?腦?U ZYYh?w鹁?镁+x脲燴哠K?q梽桃羀徬 ?w?錭X?C?e ?gei鎃+,nit噈鲃c?u锳9硄轻儍L8踇縎;W岐?urH?Wx鵛8吷y兞恋W 六堲?-猴w兂.+嬼?墎娮?嗠鸊GiJ倭rJ?侜!?u?唻蕛?凓|?縖鸹嬔r責|A伾鼐*?%磣嬓冴苻高Hv霼?m|兪T?4撠?聝 ?飌Z0?t蕞筍讧?3髀続c?p?t 壉鄪Mr+?p;8齚 p蕞驱_嬝3? ?%?佝較#?u嬻芺婩*?莀X_? 萄阯K詴qM?x拱曃?鳡?+腰+?艃?U?葭?橗?岶%媗祆?呿祴?峙%Ms?叫篂?X?$?F笂斚汶弸邏s?苾铏p荫渌?呉坡Y询生蓯籀塡塠=?鬋昆?SZ?|_)5隠瑾.觠0峗E ?王?謷呻u?蓌X0?艣专?u?V=Zt望?v;3蒛h8#?d?z痣W兠兯凔?黄T?彄貖?ty?嗥肻BuSU?x墊侓?嬎茆=D彎塎偗aN?婻鞽咢0v箅_溹?J)橆1e?c?r?萤G;烹2C?c?炩?婾U蔙T宆Q?啪)u铿竗?莙0釆U $_饎囕雒u?w?鍳x?)StE媭E 鄫P鲉S现性?5?E/?H鬢砺啊l鴭?= 鄒,?6 蜢?X?逫秼雎G7?tC?7?嬊儀鴣b_G?雨?X?8 y隵蘆挺?k吜W娫QY簮?嫋g&樱匵补?銋i罕凂*pl蘘孠嚈鱺獭礻訋?桇挵tzS?N藫弆籽D啶?2禚艳?g!凲瘬,
