第05章明渠恒定均匀流(20121015).ppt
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1、第5章 明渠恒定均匀流,Steady uniform flow in open channel,重庆交通大学港口航道与海岸工程专业基础课程,1.明渠均匀流的水力特性及产生的条件. 2.明渠均匀流水力计算基本公式及其应用. 3.水力最佳断面的概念及梯形断面水力最优宽深比条件.,第5章 明渠恒定均匀流,本章重点:,重庆交通大学港口航道与海岸工程专业基础课程,第5章 明渠恒定均匀流,明渠:具有与大气相接触的自由表面的流动形态。,草街航电枢纽,第5章 明渠恒定均匀流,第5章 明渠恒定均匀流,第5章 明渠恒定均匀流,明渠水流的分类,由于是均匀流动,在流动方向的外力应相互平衡:,意义:在明渠均匀流中摩阻力
2、Ff 与水流重力在流动方向的分力相平衡。,第5章 明渠恒定均匀流,5.1.1 明渠的横断面,其中,m为边坡系数;,第5章 明渠恒定均匀流,5.1 明渠的类型及其对水流运动的影响,梯形断面的断面参数:,水面宽度:,过水断面面积:,湿周:,水力半径:,第5章 明渠恒定均匀流,5.1 明渠的类型及其对水流运动的影响,典型过水断面的断面参数:,第5章 明渠恒定均匀流,5.1 明渠的类型及其对水流运动的影响,棱柱体渠道:断面形状、尺寸及底坡均沿程不变的顺直渠道。,反之,则称为非棱柱体渠道。,第5章 明渠恒定均匀流,5.1 明渠的类型及其对水流运动的影响,在非棱柱体渠道中,由于断面形状、尺寸及底坡等沿程发
3、 生变化,流线不会是平行的直线,故水流不可能形成均匀流动。,5.1.2 明渠的底坡,第5章 明渠恒定均匀流,5.1 明渠的类型及其对水流运动的影响,明渠渠底纵向倾斜的程度,用i 表示, 。,5.2.1 明渠均匀流的特性,第5章 明渠恒定均匀流,5.2 明渠均匀流的特性及其产生条件,明渠均匀流的水力特性及产生条件;,第5章 明渠恒定均匀流,5.2 明渠均匀流的特性及其产生条件,第5章 明渠恒定均匀流,5.2 明渠均匀流的特性及其产生条件,均匀流水深的取法,5.2.2 明渠均匀流产生的条件,均匀流的近似,第5章 明渠恒定均匀流,5.2 明渠均匀流的特性及其产生条件,第5章 明渠恒定均匀流,5.3
4、明渠均匀流的计算公式,明渠均匀流水力计算基本公式及其应用;,5.4.1水力最佳断面,符合该条件的断面,工程量最小,称水力最佳断面。,第5章 明渠恒定均匀流,5.4 水力最佳断面及允许流速,水力最佳断面的概念及梯形断面水力最优宽深比条件;,由几何知识知: 当面积一定时,圆形断面的湿周最小,水力半径最 大,而半圆形断面与圆形断面水力半径相等。 由于半圆形断面不便于施工,因此,实际中常采用 梯形断面。,第5章 明渠恒定均匀流,5.4 水力最佳断面及允许流速,梯形断面水力最佳断面的推求,根据水力最佳断面的含义,有:,即:,而:,第5章 明渠恒定均匀流,5.4 水力最佳断面及允许流速,梯形水力最佳断面的
5、宽深比b/h仅与边坡系数m有关。,又:,第5章 明渠恒定均匀流,5.4 水力最佳断面及允许流速,可得:,梯形水力最佳断面的水力半径等于水深的一半。,第5章 明渠恒定均匀流,5.4 水力最佳断面及允许流速,不难证明,矩形或梯形水力最佳断面实际是半圆 的外切多边形断面。,第5章 明渠恒定均匀流,5.4 水力最佳断面及允许流速,对一般土渠,m 0, ;即梯形水力最佳断面通 常为窄而深断面,这种断面工程量虽小,但不便施工及维 护,故无衬护的大型土渠不宜采用梯形水力最佳断面。,5.4.2 允许流速,渠道中的流速v应小于不冲允许流速v,以保证渠道免遭冲刷(表5-3);,渠道中的流速v应大于不淤流速v”,以
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