明渠均匀流

明渠均匀流 黄 河 水 利 课时授课 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 职业技术学院 授 课 日 期 2006年10月23日1-2节 年 月 日 节 工程监理0501 授 课 班 级 课题与主要 第六章 明渠均匀流 内 容 第一节 概述 第二节 明渠均匀流的基本公式 (((教学目的 了解明渠水流的特点、明渠均匀流的特点、发生条件，掌握明渠均匀流的(((((与要求 基本公式 ((((( 重点:明渠均匀流的基本公式 (((((教学重、难点 难点:糙率对水流的影响 ((((( 装 6-1、 (((布 置 作 业 (( (((((教 学 内 容 与 方 法 步 骤 附 记 ((( 复习:1、管流的基本概念 订( 2、管流的计算内容 (((( ((((第六章 明渠均匀流 (线第一节 概述 ((( (((一、明渠水流的概念 ((((二、明渠水流的影响因素 (((三、渠道的底坡 (((( ((( (( 第二节 明渠均匀的特性及发生条件 一、明渠均匀流的特性 二、明渠均匀流的发生条件 课堂小结 黄 河 水 利 授课 教案 中职数学基础模块教案 下载北师大版¥1.2次方程的根与系数的关系的教案关于坚持的教案初中数学教案下载电子教案下载 职业技术学院 第六章明渠均匀流 第一节 概 述 明渠恒定均匀流是渠槽中各种水流运动状态中最为简单的一种，它所揭示的水流运动规律，是明渠水力计算的基本依据。 一、明渠水流 明渠水流是一种具有自由液面的流动，水流表面压强为大气压，即相对压强为零，因此，明渠水流也称无压流。不但天然河道、人工渠道中的水流为明渠水流，而且只要管道、隧洞中的水流未充满整个断面，水面与外界大气充分接触，此时水面上的各点压强均为大气压强，则其水流也属明渠水流。在水利工程中经常遇到这类流动问题，例如开挖溢洪道或泄洪洞需要有一定的输水能力，以宣泄多余的洪水;为引水灌溉或发电而修建的渠道 或无压隧洞，需要确定合理的断面尺寸等等。这些问题的解决都需要掌握明渠水流的运动规律，应用明渠均匀流的水力计算方法。 明渠水流与有压管道中的恒定流不同，其过水断面水力要素(过水断面积、湿周、水力半径)随水位变化而改变，即水面不受固体边界的约束。其次，由于明渠中沿流程的地形、土质及工程衬砌、管理养护等方面存在差别，对天然河道还有河床植被的差异，这就使得某些渠槽的糙率不仅沿程有所变化，而且也随水深而变。因此，明渠中的水力计算要比有压管流复杂得多。 实践证明，明渠水流都属于紊流，而且常常是接近和处于阻力平方区的紊流。明渠水流根据其运动要素是否时间变化，分为恒定流和非恒定流;明 1 黄 河 水 利 授课教案 职业技术学院 渠恒定流又根据其运动要素是否沿流程变化，分为均匀流与非均匀流。非均匀流又有渐变流和急变流之分。 二、渠道的型式 渠道是约束明渠水流运动的外部条件，渠道边壁的几何特性和水力特性对明渠中的水流运动有着重要的影响，因 此，必须对明渠槽身的型式有所了解。渠 道横向几何特性是指横断面的形状和尺 寸;纵向几何特性是指渠道底坡及其变化 情况。 1.按横断面的形状分类 渠槽槽身型式按横断面的形状来分，有规则断面槽和不规则断面槽两大类。人工修筑的渠道都是规则断面槽，常见的的断面形式有梯形、矩形、圆形、U形、抛物线形及复式断面等等。 对称梯形断面水力要素为:面积， 水面宽度， 湿周， 水力半径， 天然河道的横断面多为不规则断面，一般常由主槽和滩地两部分组成。天然河道中过水断面的水力要素，一般由实测的横断面图来具体测算，有时 2 黄 河 水 利 授课教案 职业技术学院 也可以用一个或几个单式断面(各水力要素随水深连续变化)组合而成，来近似代替河道中的不规则断面。 2. 按断面形状、尺寸是否沿流程变化分类 断面形状和尺寸沿流程不变且渠道轴线为直线渠道称为棱柱体渠道。如轴线顺直且断面形状大小不变的人工渠道、渡槽等，都属棱柱体渠道。在棱柱体渠道中，水流的过水断面面积仅随水深h而变，即A=f(h)。 断面形状、尺寸沿流程变化的顺直渠道，或渠线弯曲的渠道，称为非棱柱体渠道。如梯形断面土渠和矩形断面渡槽之间的过渡段，人工渠道的弯曲段，一般的天然河道等，都属于非 棱柱体渠道。在非棱柱体渠道中， 过水断面面积既随水深h变化又沿 流程s变化，即A=f(h，s) 三、渠道的底坡 明渠的底面沿流程纵向下 倾程度，或者说在流动方向上 单位长度渠底的下降量称为底 坡或渠道比降，用i表示。底 坡i就等于渠底线与水平线夹 角θ的正弦，即 3 黄 河 水 利 授课教案 职业技术学院 当底坡较小时(通常θ?6?)，sinθ和tgθ之间的差值很小(小于0.01)，可以用tgθ代替sinθ，即用水平距离Δs代替斜距Δs'，其相对误差在1%以下，这在工程上是允许的。因此在小底坡时，可近似采用 明渠水流的过水断面是垂直水流方向的横断面，在小底坡时，常近似地用铅垂断面代替过水断面，用铅垂水深代替过水断面的水深，这样做所引起的误差是允许的，又能给水利工程和水文测验时的量测、计算带来很大方便。 根据底坡的变化，明渠的底坡可分成三种:渠底沿流程下降的称为顺坡(i>0);渠底水平的称为平坡(i=0);渠底沿流程上升的称为逆坡(i<0)。如图所示。 天然河道的河底起伏不平，底坡i是沿流程变化的，在进行河道的水力计算时，常用一个平均底坡来代替河道的实际底坡。, 第二节 明渠均匀流的特性及其产生条件 一、明渠均匀流的特性 由均匀流定义得知，明渠均匀流是指水流中各点流速的大小、方向都沿 4 黄 河 水 利 授课教案 职业技术学院 流程不变的明渠水流，或者说流线为相互平行的直线的明渠水流。由此推出，明渠均匀流具有下列特性: 1过水断面的形状、尺寸和水深沿流程不变，因而过水断面面积也是沿流程不变。2过水断面上的流速分布和断面平均流速沿流程不变，因而水流的动能修正系数和流速水头也沿流程不变。3由于水深和断面平均流速沿流程不变，所以总水头线、水面线(即测压管水头线)和渠底线是三条相互平行的直线，也就是水力坡度J、水面坡度(测压管水头线坡度)Jz和渠底坡度i三者相等， 上式说明，明渠均匀流中的任一流段里，其位能的减少量恰好等于沿程水头损失。 明渠均匀流为等速直线运动，因此从受力情况看，作用在明渠均匀流中任一流段上的所有外力，在水流方向的合力为零。如图，作用在该段上的外力有:流段的水体重量G，渠壁的摩阻力T，作用在两过水断面1-1和2-2上的动水压力和。根据外力在 水流运动方向的合力为零的条件得 由于均匀流中过水断面上动水压强按静水压强规律分布，而且明渠均匀流中过水断面形状、水深、面积沿程不变，故有。因而上式变为 5 黄 河 水 利 授课教案 职业技术学院 明渠水流为均匀流时，重力在水流方向的分力和阻力相平衡。若 ，则明渠水流变成为非均匀流动。非棱柱形明渠中水流过水断面面积既是水深的函数，又沿程变化。因此，明渠恒定均匀流只能发生在正坡棱体形明渠中。 二、明渠均匀流的形成条件 由明渠均匀流以上特性可知，明渠水流必须同时具备以下条件，才能形成恒定均匀流，1明渠水流为恒定流。2流量沿流程保持不变，没有水流汇入或分出。3明渠在足够长范围内是顺直棱柱形槽。4明渠底坡是正坡(i,0)，并且在足够长距离上保持底坡大小不变。5明渠糙率沿程不变。6明渠段没有闸、坝、桥、涵、陡坡、跌水等建筑物对水流的局部干扰;距进出口有一定距离，进出口对水流的影响已可忽略。 明渠均匀流虽然是明渠水流最简单的流动型式，明渠均匀流理论却是 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 明渠水流的重要基础。 6