第五章 河渠恒定均匀流 人工渠道、天然河道、未充满水流的管道统称为明渠 明渠水流是指在明渠中流动，具有显露在大气中的自由 表面，水面上各点的压强都等于大气压强。故明渠水流 又称为无压流
1 第五章 河渠恒定均匀流 人工渠道、天然河道、未充满水流的管道统称为明渠。 明渠水流是指在明渠中流动，具有显露在大气中的自由 表面，水面上各点的压强都等于大气压强。故明渠水流 又称为无压流
明渠流与有压流区别 自由液面 明渠流：有自由面，随时空变化，呈现各种水面形态 管流：无自由液面 非恒定均匀流 明渠流：非恒定流必定是非均匀流 管流：非恒定管流可以是均匀流
2 明渠流与有压流区别 自由液面 明渠流：有自由面, 随时空变化,呈现各种水面形态 管 流：无自由液面 非恒定均匀流 明渠流：非恒定流必定是非均匀流 管 流：非恒定管流可以是均匀流
5.1明渠的几何特陛 河渠的纵断面和底坡 底坡是指沿水流方向单位长度内的渠底高 程降落值，以符号I表示
3 一、河渠的纵断面和底坡 ✓底坡是指沿水流方向单位长度内的渠底高 程降落值，以符号 I 表示。 5.1 明渠的几何特性
沿水流方向单位渠道长度，对应的渠底高程 降落值，其表示渠底纵向倾斜程度，以符号表示。 当底坡较小(0<10°时)，可用平距代替斜长 i=sin0= m0盟 式中：0：渠底与水平面夹角 ds ds:两断面的间距 d业 dz:两断面的渠底高程差
4 沿水流方向单位渠道长度，对应的渠底高程 降落值，其表示渠底纵向倾斜程度，以符号i 表示。 当底坡较小（θ<10°时），可用平距代替斜长 L z s z i d d tan d d = sin = − = − 式中： θ： 渠底与水平面夹角 ds：两断面的间距 dz：两断面的渠底高程差 dz ds dL
根据底坡的正负，可将明渠底坡分为如下三种类型： 正坡i>0渠底高程沿流程降低 平坡i=0渠底高程沿程不变 负坡<0渠底高程沿流程增加
5 根据底坡的正负，可将明渠底坡分为如下三种类型： 正坡 i > 0 渠底高程沿流程降低 平坡 i = 0 渠底高程沿程不变 负坡 i < 0 渠底高程沿流程增加
二、河渠的横断面 与渠底中心线垂直的铅垂平面与渠底及侧壁的交线构 成明渠的横断面。 天然河道的横断面多为不规厕形状 人工渠道的横断面形状比较规则，常见的有梯形、矩形 、U型，圆形、马蹄形等。 对梯形断面 过水断面 A=(b+mh)h=(B+m)h 湿周 x=b+2hW1+m2=(B+2W1+m2)h 水面宽度 Bb+2mh=(B+2m)h
6 二、河渠的横断面 与渠底中心线垂直的铅垂平面与渠底及侧壁的交线构 成明渠的横断面。 ✓ 天然河道的横断面多为不规则形状 ✓ 人工渠道的横断面形状比较规则，常见的有梯形、矩形 、U型，圆形、马蹄形等。 ⚫ 对梯形断面 ➢ 过水断面 ➢ 湿周 ➢ 水面宽度 2 A =（b + mh)h = ( + m)h b 2h 1 m ( 2 1 m )h 2 2 = + + = + + B = b + 2mh = ( + 2m)h
三、棱柱体明渠和非棱柱体明渠 渠道按横断面形状尺寸是否沿程变化可分为 棱柱体渠道 渠道分类 非棱柱体渠道
7 渠道分类 棱柱体渠道 非棱柱体渠道 渠道按横断面形状尺寸是否沿程变化可分为 三、棱柱体明渠和非棱柱体明渠
棱柱体明渠是指断面形状尺寸沿流程不变的长 直明渠。轴线顺直断面规则的人工渠道、涵洞 渡槽等均属此类。 非棱柱体明渠是指断面形状尺寸沿流程不断变 化的明渠。常见的非棱柱体明渠是渐变段
8 棱柱体明渠是指断面形状尺寸沿流程不变的长 直明渠。轴线顺直断面规则的人工渠道、涵洞 、渡槽等均属此类。 非棱柱体明渠是指断面形状尺寸沿流程不断变 化的明渠。常见的非棱柱体明渠是渐变段
棱柱体渠道 ,断面形状 棱柱体 尺寸 沿程不变 底坡 渠道不弯曲 2 非楼柱体 •糙率 例如，人工开凿的大部分渠道 3 3
9 棱柱体渠道 •断面形状 •尺寸 •底坡 渠道不弯曲 •糙率 例如，人工开凿的大部分渠道 沿程不变 非棱柱体（纽面） 棱 柱 体 非 棱 柱 体 1 1 2 2 3 3 棱 柱 体
5.2明渠均匀流的特点和产生条件 、明渠均匀流的产生条件 ①过水断面形状和尺寸、流速、流量、水深沿程不变。 ②流线是相互平行的直线，流动过程中只有沿程水头损 失，而没有局部水头损失。 ③由于水深沿程不变，故水面线与渠底线相互平行 10
10 一、明渠均匀流的产生条件 • ①过水断面形状和尺寸、流速、流量、水深沿程不变。 • ②流线是相互平行的直线，流动过程中只有沿程水头损 失，而没有局部水头损失。 • ③由于水深沿程不变，故水面线与渠底线相互平行。 5.2 明渠均匀流的特点和产生条件