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1、6.6 棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析,依据：棱柱体明渠恒定非均匀渐变流微分方程：,一、定性分析的前提、依据：,1.长直的棱柱体明渠，且糙率n沿程不变；,2.水流为恒定流，流量Q沿程不变；,前提:,1.明渠非均匀渐变流水力现象类型,壅水：,降水：,(dh/ds)0 ，水深沿程逐渐增加,(dh/ds)0 ，水深沿程逐渐减小,前面相关内容回顾,2,1,3,2.明渠底坡类型,顺坡,平坡,逆坡,缓坡,临界坡,陡坡,3.明渠水流状态的判别,二、棱柱体明渠恒定非均匀渐变流水面曲线类型：,N-N线:正常水深(h0)线,K-K线:临界水深(hK)线,1.渐变流水面曲线的分区,a区:在N-N线和K-K
2、线之上的区域,b区:在N-N线和K-K线之间的区域,c区:在N-N线和K-K线之下的区域,2.渐变流水面曲线的底坡类型,1缓坡,2陡坡,3临界坡,0平坡,逆坡,棱柱体明渠恒定渐变流水面曲线的十二种类型,缓坡1,陡坡2,平坡0,临界坡3,逆坡 ,三、以缓坡明渠为例，定性分析水面曲线变化规律,a1：,壅水曲线,上游端 ，水面线以N-N线为渐近线；,下游端 ，即水面线是水平线。,b1：,降水曲线,上游端 ，水面线以N-N线为渐近线；,下游端 ， 有与K-K线正交的趋势。,c1：,壅水曲线,上游端水深最小，受来流条件控制。,下游端 ， 有与K-K线正交的趋势。,棱柱体明渠恒定渐变流12种水面曲线的型式
3、,思考题： 棱柱体明渠恒定渐变流12种水面曲线的分区方法。,欢迎大家提问！,四、底坡改变处恒定非均匀流水面曲线的定性分析,2、用铅垂线将渠道分段，绘出渠道各段临界水深K-K线和正常水深N-N线，将渠道流动空间分区；,3、选择已知水深的断面作为控制断面；,4、由控制断面处的已知水深确定所在流区的水面线型 式，并标明水面线类型。,1、首先看渠道、水流是否满足定性分析的前提条件；,【例6.4】 试讨论分析如图所示两段断面尺寸及糙率均相同的长直棱柱体明渠，由于底坡变化所引起渠中恒定非均匀流水面线的变化形式。已知上游及下游渠道底坡均为缓坡，且i2i1。,定性分析基本步骤：,补充：,五、棱柱体明渠恒定渐变
4、流12种水面曲线的共同特点,1.所有位于a区和c区的水面线都是壅水曲线，所有位于b区的水面曲线都是降水曲线。,2.除了a3及C3外的其它水面曲线，当水深h趋近于h0时，水面曲线以N-N为渐近线;当水深h趋近于hk时，水面曲线趋向于与k-k线正交。当水深趋于无穷大时，水面线渐趋水平,4.当渠道足够长时，在距非均匀流足够远处，水流将形成均匀流，水深即为h0，水面线为线,3. 对于a3及C3两种水面曲线，当水深h趋近于h0 即hk时，水面线渐趋水平,补充：六、棱柱形变坡渠道水面曲线的衔接要点,.凡是由缓流向急流过渡以跌水相接； .凡是由急流向缓流过渡以水跃相接； .缓流至缓流，在上游段完成水面曲线过渡，下游段线即水面线； .急流至急流，在下游段完成水面曲线过渡，上游段线即水面线；,
