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1、 409409 相关相关知识知识 总总目录目录 1 1 等别、级别等别、级别0i ，平坡;0i ，逆坡(负坡)。 _ 底面线与水平面的夹角; _n糙率； _L, h 两断面底高程差和间距。 复合断面糙率复合断面糙率：各段糙率和长度之乘，再除以总长度。 底坡底坡 Lhtani 恒恒 定定 均均 匀匀 流流 水深、断面形状、大小沿程不变，流速分布和平均流速沿流程不变，水流保持匀速。 水力坡度=水面坡降=底坡；底坡0i (顺坡)。 恒定均匀流的水深为正常水深。 流量和糙率越大，底坡越小，正常水深越大。 RiCv RiACQ inRv/32 RinRAQ/32 沿程水头损失： RCLVRLnVh/f2
2、23422 _L长度； _V平均流速； C_R,A,i,Q, v断面平均流速、流量、底坡、过水断面面积、水力半径和谢才系数。 恒恒 定定 渐渐 变变 流流 断面断面 比能比能 断面比能(断面单位能量)是以过水断面最低点为基准面的断面总水头： 22222gAQcoshgvcoshEs _v,Q,A, h 水深、过水断面面积、流量、断面平均流速和动能系数; 临界临界 水深水深 给定流量下，同一个断面上对应于断面比能最小值的水深。临界水深满足条件： 0gABQ13 KK2 _A,BKK临界水深时的水面宽和过水断面面积。 417417 相关相关知识知识 恒定渐变流计算恒定渐变流计算 弯道计算弯道计算
3、渠道水力学基础渠道水力学基础 1 17 7 渠系建筑物渠系建筑物 灌溉管道 渠道断面要素 渠 道 渡 槽 倒虹吸管 涵 洞 谢才系数 bQq 0.4)Q/b(0.1 )bm0.81(h0.1)(Q/b )b(h2.50.27 1.250.75k2.53/1 2k 0.85)dh(0.02 d01. 1hk25. 0 26. 0k 弗劳弗劳 德数德数 B/gAvFr 矩形断面时： ghvFr A_,B水面宽和过水断面积。 流态流态 判别判别 临界临界 坡度坡度 均匀流正常水深等于临界水深时的底坡:k2 kkk2 k2 k2kBCgXRCAQi _C,B,X,R,Akkkkk临界深时的过水面积、水
4、力半径、湿周、水面宽和谢才系数。 流态流态 判别判别 缓坡: kii ，k0hh ,均匀流流态为缓流。 陡坡: kii ，k0hh ,均匀流流态为急流。 临界坡: kii ，k0hh ,均匀流流态为临界流。 水流为非均匀流时，陡坡、缓坡和临界坡，均可以发生缓流、急流或临界流，水深均 可以大于、小于或等于临界水深。 判别指标判别指标 缓流缓流 临界流临界流 急流急流 弗劳德数弗劳德数 1Fr 1Fr 1Fr 水深水深 khh khh khh 弯道弯道 计算计算 稳定稳定 半径半径 弯道水流会形成表层水流向凹岸、 底层水流向凸岸 的横向环流，以及凹高凸低的水面横比降。 前半段的最小稳定半径r r:
5、vv)rB1ln(Br 弯道后半段的最小弯道半径可取B3r 。取上述 两个最小稳定半径中较大值作为弯道最小稳定半 径，一般可取B5r 。 _B水面宽，m; m; _v弯道上游直渠段的断面平均流速，m/s; m/s; _v 根据凹岸土质计算的允许不冲流速，m/sm/s。 水面水面 高差高差 凹凸岸的水面高差凹凸岸的水面高差h :hA grvh2 _h轴线水深， m;m; _ 水流动能修正系数。 _v弯道上游直渠段的断面平均流速，m/s;m/s; _A过水断面面积，2m 418418 相关相关知识知识 要要素素计算计算 经济断面 渠道水力学基础 1 17 7 渠系建筑物渠系建筑物 灌溉管道 渠道断
6、面要素渠道断面要素 渠 道 渡 槽 倒虹吸管 涵 洞 最佳断面最佳断面 跌水与陡坡 续续表表 弯道弯道 计算计算 未衬砌的灌溉、动力渠道的弯道半径应不小于5 5倍倍水面宽度。 最小容许弯道半径计算: 12AV11R2 0 _R0渠道最小容许弯道半径，m m ; _A渠道过水有效断面面积，m m2 2 ; _V设计流量时渠道断面平均流速，m/sm/s。 为使水流平顺，衬砌的大型渠道弯道处可将凹岸凹岸渠底抬高，使渠底具有横比降。 弯道中段的最大倾角的正切值，按下式计算:gRVtan2 _R渠道中心线的弯道半径，m m。 通航渠道的最小弯道半径0R按下式计算: A40R0 ， 且应大于 3 35 5
7、 倍的船长。 灌溉、动力渠道的弯道半径小于 5 5 倍倍水面宽时，凹岸应采取防冲措施。衬砌渠道的弯道半径不 小于 2 2. .5 5 倍倍水面宽。 17 渠系建筑物_渠道断面要素 要要素素 计算计算 正常正常 水深水深 已知流量Q Q 、底坡i i 、糙率n n 和断面形状及尺寸，求渠道正常水深0h。 梯形断面(包括矩形)渠道： 3/22 03/5 00 )m1h2b(h)mhb( iQn ( (此此式可为通用式可为通用公式公式) ) _h0正常水深，m; m; _m边坡系数: _Q渠道的流量，s /m3; _n渠道的糙率; _i渠道的底坡; _b渠道的底宽，m m 。 迭代法计算式:0,1,
8、2,k mhb)m1h2b() iQn(hk , 05/22 k , 05/3 1k , 0 _hh10,k0,k 、0h的第k k步和第k+1k+1步迭代计算值，m;m;迭代初值可取0. 1h0,0 m m。 渠道渠道 底宽底宽 已知 Q Q 、i i 、n n 、m m 和0h，求渠道底宽 b b。 迭代法计算式:0,1,2,k mh- h)m1h2b()iQn(b0 05/22 0k5/3 1k _bb1kk 、b的第k k步和第k+1k+1步迭代计算值，m;m;迭代初值可取0 . 1b0 m m 。 正常正常 水深水深 渠道渠道 底宽底宽 已知 Q Q 、m m 、i i 、n n 和
9、宽深比 ，求正常水深0h和底宽b。 08/54/12 8/3 0hb )m()m12()iQn(h _ 底宽与水深之比，设计时可取水力最佳断面或实用经济断面的宽深比; 已知 Q Q 、m m 、i i 、n n 和设计流速 v v ，求正常水深0h和底宽b。 过水断面面积vQA 湿周2/52/34/3vnQiX 联立方程： 022220hm12Xb)mm12( 2)mm12(A4XXh两组解中底宽0b为正解。 最佳最佳 断面断面 水力最佳断面是在流量、底坡、糙率已知，具有最小过水断面面积的渠道过水断面型式;或者在 过水断面面积、底坡、糙率已知，使渠道通过流量为最大的渠道过水断面型式。 4194
10、19 相关相关知识知识 例题例题 渠道水力学基础 1 17 7 渠系建筑物渠系建筑物 灌溉管道 渠道断面要素渠道断面要素 渠 道 渡 槽 倒虹吸管 涵 洞 跌水与陡坡 这这是是例题例题 【例题【例题146146】梯形断面渠道，设计流量320m320m3 3/s /s ，边坡系数2.02.0，渠道底宽24.5m24.5m，正常水深 7.0m7.0m，底坡1/250001/25000，渠道糙率与下列哪一项接近? （A A）0.013 0.013 （B B）0.0150.015 （C C）0.0220.022 （D D）0.0250.025 解:由公式得:015. 032025000/1)21725
11、 .24(7)725 .24( Qi)m1h2b(h)mhb(n 3/223/53/22 03/5 00 故，选（B B）。 【例题【例题 147147】矩形明渠引水渠道，水深 3.63.6m m，宽 1212m m，底坡 1/1/1 1000000，糙率 0.0150.015，动力修正 系数 1.01.0，重力加速度 1010m/sm/s2 2。通过流量接近以下哪项？水流处于何种流态？ （A A）162.4 162.4 缓缓流流 （B B）156156.4 .4 缓缓流流 （C C）162.4 162.4 急急流流 （D D）156156.4 .4 缓缓流流 解:由公式得: s/m 4.15
12、6)6.3212(015.0)6.312(001.0)m1h2b(nh)mhb(iQ3 3/23/53/22 03/5 00 （矩形 m=0m=0） 临界水深m6.357.210)12/4.156(0.1 gqh32 32k 为缓流 故，选（B B） 。 【例题【例题 148148】 灌区干渠控制面积 7.07.0 万亩， 渠系水利用系数 0.630.63， 灌水率 0.180.18m m3 3/(s./(s.万万亩亩) ), 梯形断面，底坡 1/1/4 4000000，边坡系数 1 1.0.0，糙率 0.00.01616，最佳断面水深与下列哪项接近? （A A）1.24m1.24m （B B）1.301.30m m（C C）1.341.34m m （D D）1.40m1.40m 解:渠道流量s/m0.263.0/18.00.7Q3 满足最佳断面的宽深比为：828. 0)0 . 10 . 11(2)mm1(222 m m235. 1)1828. 0()112828. 0( 4000/1016. 02 )m()m12()iQn(h8/54/12 8/3 8/54/12
