第六章明渠恒定非均匀流 人工渠道或天然河道中 aivi 总水头线 的水流绝大多数是非均匀 流。明渠非均匀流的特点 水面线 a2 2g 是明渠的底坡线、水面线、 h2 V2 总水头线彼此互不平行。 明渠非均匀流分为明渠非均匀渐变流和明渠非均匀 急变流。本章着重研究明渠中恒定非均匀渐变流的基本 特性及其水力要素（主要是水深）沿程变化的规律。具 体地说，就是要分析水面线的变化及其计算，以便确定 明渠边墙高度，以及回水淹没的范围等。通常把明渠均 匀流的水深称为正常水深h0。忽
1 人工渠道或天然河道中 的水流绝大多数是非均匀 流。明渠非均匀流的特点 是明渠的底坡线、水面线、 总水头线彼此互不平行。 明渠非均匀流分为明渠非均匀渐变流和明渠非均匀 急变流。本章着重研究明渠中恒定非均匀渐变流的基本 特性及其水力要素（主要是水深）沿程变化的规律。具 体地说，就是要分析水面线的变化及其计算，以便确定 明渠边墙高度，以及回水淹没的范围等。通常把明渠均 匀流的水深称为正常水深h0。 第六章 明渠恒定非均匀流
6-1明渠水流的三种流态 明渠水流有和大气接触的自由表面，与 有压流不同，具有独特的水流流态，即缓流 临界流和急流三种。 一、从现象上认识缓流和急流
2 6-1 明渠水流的三种流态 明渠水流有和大气接触的自由表面，与 有压流不同，具有独特的水流流态，即缓流 、临界流和急流三种。 一、从现象上认识缓流和急流
缓流 河流中有些水面宽阔的地方 底坡平坦，水流缓慢 当水流遇有障碍时（如大石头) 上游水面普遍抬高 而阻碍物处水位往下跌落
3 缓 流 底坡平坦，水流缓慢 河流中有些水面宽阔的地方 当水流遇有障碍时（如大石头） 上游水面普遍抬高 而阻碍物处水位往下跌落
急流 在河流有些水面狭窄的地方 底坡陡峻，且水流湍急 当水流遇到石块 便一跃而过 石块顶上掀起浪花 而上游水面未受影响
4 急流 在河流有些水面狭窄的地方 底坡陡峻，且水流湍急 当水流遇到石块 便一跃而过 石块顶上 掀起浪花 而上游水面未受影响
二、从运动学角度分析缓流和急流 将一块石子投入静水中，会看到永面以投石点为 中心产生一系列同心圆，产生的干扰波将以一定的速 度离开中心向四周扩散（传播）
5 vw vw ’ 二、从运动学角度分析缓流和急流 将一块石子投入静水中，会看到水面以投石点为 中心产生一系列同心圆，产生的干扰波将以一定的速 度离开中心向四周扩散（传播）。 vw vw ’
将石子投入等速运动的水流座 则波传播速度是水流流速与波速向量的和（速度叠如， (I)当水流流速小于波速(v≤")时 微波向下游传播的绝对速度为(p+,m) 向上游传播的绝对速度为(y。)
6 vw - v vw+ v 将石子投入等速运动的水流中 (1) 当水流流速小于波速（v < vw）时 则波传播速度是水流流速与波速向量的和 （速度叠加） 微波向下游传播的绝对速度为（v + vw） 向上游传播的绝对速度为（ vw- v）
2)当水流的流速等于波速(=)时 微波向下游传播的绝对速度是2
7 2 vw (2) 当水流的流速等于波速（v= vw）时 微波向下游传播的绝对速度是 2 vw
(3)当水流流速夫于波速(>y,)时 微波只向投石点下游传播 对上游的流动没有影响
8 vw + v (3) 当水流流速大于波速（v > vw）时 微波只向投石点下游传播 对上游的流动没有影响
三、微波波速的计算 w 平底矩形断面水渠，水体静止，水深为h,水中 有一个直立的平板。用力将直立平板向左推动一下， 板左边水面激起一微小波动，波高☑，波以速度y,从 右向左传播
9 vw ∆h h 一平底矩形断面水渠，水体静止，水深为h，水中 有一个直立的平板。用力将直立平板向左推动一下， 板左边水面激起一微小波动，波高h，波以速度vw从 右向左传播 三、微波波速的计算
2 y1= 由此得 -)+0 对于波高Ah<h的波一小波vn=√gh 式中：=AB断面平均水深，A为过水断面面积，B 为水面宽度 10
10 1 2 ∆h v1 = vw h 1 2 v2 由此得 + = + h h h h vw gh 2 Δ / 1 Δ 1 对于波高Δh << h 的波—小波 式中： 断面平均水深，A为过水断面面积，B 为水面宽度 h = A B vw = gh