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1、水力学,第十一章 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。,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。,由于在明渠的某一位置流量和水位发生改变而形成，通过水流
2、质点的位移而形成波的传播，这种波成为变位波。,特性之三：波所及之区域内，各过水断面水位流量关系成绳套形曲线关系，不再是单一稳定的关系。,恒定流时，水面坡度是恒定的，所以水位与流量呈单值关系。,非恒定流时，涨水时水面坡度比同一水位下恒定流的坡度大，因而流量亦大；在落水时，水面坡度比同一水位下恒定流的坡度小，因而流量亦小。,明渠非恒定流波的分类,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
3、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。,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。,若,，则必然有,因 Q=AV，A=A（s，t），V=V（s，t），所以,明渠非恒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,（当地加速度所产生的惯性力沿流程所作的功）,（迁移加速度所产生的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,水面坡度,动能坡度,波动坡度,磨阻坡度,J,Jw,Jv,Jf,或,或,圣维南（Saint-Venant）方程组,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,
