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,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Ｎ－Ｎ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,１.凡是由缓流向急流过渡以跌水相接； ２.凡是由急流向缓流过渡以水跃相接； ３.缓流至缓流，在上游段完成水面曲线过渡，下游段Ｎ－Ｎ线即水面线； ４.急流至急流，在下游段完成水面曲线过渡，上游段Ｎ－Ｎ线即水面线；,。