1、2019/5/31,第八章 明渠均匀流,内江,外江,都江堰，距今2200年，功在当代，利在千秋,2019/5/31,重力流动、孔隙流动,研究对象,明渠的水力特征和过流能力基本定律,研究内容,第八章 明渠均匀流,三峡船闸,2019/5/31,8-1 明渠流 概 述,明渠和明渠流,第八章 明渠均匀流,黄河河南曹岗断面,开封附近高出11米,新乡附近高出20多米,济南设防高出10米,京杭大运河,重力流动 （无压流）,2019/5/31,明渠流与管流的比较,8-1 明渠流 概 述,第八章 明渠均匀流,重力作用底坡影响水深可变,2019/5/31,明渠流的流态,8-1 明渠流 概 述,第八章 明渠均匀流,
2、明渠非均匀流,明渠均匀流,2019/5/31,第八章 明渠均匀流,8-1 明渠均匀流 概 述, 渠道的底坡,顺坡逆坡平坡,底坡,2019/5/31,第八章 明渠均匀流,8-1 明渠均匀流 概 述, 棱柱形渠道和非棱柱形渠道,底坡和边坡沿程不变,底坡或边坡沿程改变,2019/5/31,8-1 明渠均匀流 概 述,第八章 明渠均匀流, 明渠的横断面,梯形断面边坡系数,m1=m2=m梯形断面水力要素,天然明渠（河道）,2019/5/31,8-1 明渠均匀流 概 述,第八章 明渠均匀流,水力半径的意义,若A一定，R大，则 小，说明渠道边界对水流的约束小，渠道的输水能力大；反之，R越小，输水能力越小,R
3、是反映断面形状和尺寸对水流运动影响的一个因素。,边坡系数的大小仅取决于边壁材料,表8-1，随着材料强度的增加，边坡系数逐渐减小。,2019/5/31,8-2 明渠均匀流的水力特征和基本公式,第八章 明渠均匀流, 明渠均匀流的水力特征及其形成条件,均匀流动的概念,均匀流动的形成条件,实际流动的处理,明渠均匀流,2019/5/31,8-2 明渠均匀流的水力特征和基本公式,均匀流动的主要水力特征, 流动参数不变, 三线平行, 重力功等于摩阻能耗, 正常水深h0 区别于明渠非均匀流, 明渠均匀流的水力特征,2019/5/31,第八章 明渠均匀流,明渠均匀流的速度,谢才公式,8-2 明渠均匀流的水力特征
4、和基本公式,沿程损失, 明渠均匀流的水力计算公式,2019/5/31,曼宁公式,n为简称曼宁系数，也称粗糙系数，是综合反映壁面对水流阻滞作用的系数。取决于相对粗糙、雷诺数、以及水力半径。一般情况下，明渠流动处于完全（平方）阻力区，对于一定的壁面粗糙度，R增大时会减小，R和两者的变化几乎相抵，因此n变化不大。,在n0.02，R0.5m内，进行输水管道和较小河渠计算，结果良好。,第八章 明渠均匀流,谢才系数C,8-2 明渠均匀流的水力特征和基本公式,2019/5/31, 明渠均匀流的基本公式,8-2 明渠均匀流的水力特征和基本公式,第八章 明渠均匀流,谢才系数的意义,例题：明渠均匀流计算，见教材P
5、155，求渠道的流量,2019/5/31, 讨论两种情况,8-2 明渠均匀流的水力特征和基本公式,第八章 明渠均匀流,边坡系数不同的梯形断面,粗糙系数不同的梯形断面,综合粗糙系数ne,2019/5/31,例题如图4所示，梯形土渠中发生均匀流动，已知：底宽b=2m，长度L=5000m，左、右边坡系数分别为m1=1，m2=1.5，水深h=1.5m，底坡i=0.0004，土壤的粗糙系数n=0.0225。 试求：（1）渠中流速；（2）渠中流量；（3）水头损失。,8-2 明渠均匀流的水力特征和基本公式,第八章 明渠均匀流,解,连续方程,水头损失,2019/5/31,第八章 明渠均匀流,8-3 梯形断面明
6、渠均匀流的水力计算, 如何选择输水性能最优的过流断面？,水力最优断面,等边坡系数梯形渠道水力最优断面计算,2019/5/31,第八章 明渠均匀流,8-3 梯形断面明渠均匀流的水力计算,梯形实用经济断面值流量Qm3/s 5 510 1030 3060宽深比=b/h 13 35 57 610,2019/5/31,第八章 明渠均匀流,8-3 梯形断面明渠均匀流的水力计算, 梯形断面明渠均匀流的三类基本问题,验证渠道的输水能力,例题8-1一顺直的梯形断面排水土渠，匀质粘土，底宽3m，边坡系数m=1.5，底坡i=0.0006，设计正常水深h0=0.8m，试验算渠道的输水能力和流速。,确定渠道底坡,例题8
7、-2某梯形断面路边排水土渠，底宽1.5m，边坡系数m=1.25，粗糙系数n=0.025，要求正常水深h0=0.85m，设计流量Q=1.6m3/s，试求排水渠的底坡和流速。,2019/5/31,第八章 明渠均匀流,8-3 梯形断面明渠均匀流的水力计算,设计渠道断面尺寸,3按流量大小选定宽深比，小型渠道可按水力最优断面；大型渠道按=35 。,4按允许流速设计底宽b和正常水深h0。,2019/5/31,例题8-4一梯形断面土渠，通过的流量Q=0.75m3/s ，底坡i=1/550，砂质粘土，边坡系数m=1.5，粗糙系数n=0.025，试按允许流速、水力最优条件和设定宽深比三种方法分别设计渠道断面。,第八章 明渠均匀流,8-3 梯形断面明渠均匀流的水力计算,例题8-3某梯形断面排水渠，土质为沙壤土，边坡系数m=2，粗糙系数n=0.025，底坡i=1/2500，若要求正常水深h0=1.25m，求通过流量Q=5m3/s时的底宽。,2019/5/31,第八章 明渠均匀流,第七、八章 结束 作业 P8-11、12、15,
