水力学课与件-明渠非恒定流 .ppt

* 前进 由于自然条件的变化（如洪水涨落），或者由于河渠上的水工建筑物（如闸门）不时地调节流量，使河道或人工渠道中水流流速、水深（或水位、流量）等随时间而改变，从而形成了明渠中的非恒定流。 研究明渠非恒定流的目的：主要是确定在非恒定流过程中，明渠水流的流速、水深（或水位、流量）等随时间和流程的变化规律。 主要介绍内容： 明渠非恒定流的特性 明渠非恒定流波的分类 明渠非恒定连续性方程式 明渠非恒定渐变流的能量方程式 明渠非恒定流的特性 特性之一：明渠非恒定流必定是非均匀流。 或 t（时） Q（m3/s） 上、下游断面的流量过程线 t1 t2 t（时） z（m） 上、下游断面的水位过程线 t1 t2 特性之二：明渠非恒定流也是一种波动现象。 Vw Vw V Vw 波锋 波体 特性之三：波所及之区域内，各过水断面水位流量关系成绳套形曲线关系 z Q 恒定流时水位~流量关系 z Q 非恒定流时水位~流量关系 涨水 落水 Qmax zmax Qmin zmin 恒定流时，水面坡度是恒定的，所以水位与流量呈单值关系。 非恒定流时，涨水时水面坡度比同一水位下恒定流的坡度大，因而流量亦大；在落水时，水面坡度比同一水位下恒定流的坡度小，因而流量亦小。 明渠非恒定流波的分类 按水力要素随时间变化的急剧程度分 连续波 不连续波 按波到达以后水位的变化分 涨水波 落水波 按波的传播方向与水流方向是否一致 顺波 逆波 Vw Vw 明渠非恒定连续性方程式 ds 上 上 下 下 t1 a a Q b b t2 A 依水量平衡： 化简整理得： 明渠恒定流的连续性方程式 过水断面面积随时间的变率 流量随位置的变率 若 ，则必然有 说明在微分流段内如果流进的流量多，流出的流量少，区间内水位将随时间而上涨，发生涨水波。 若 ，则必然有 说明在微分流段内如果流进的流量少，流出的流量多，区间内水位将随时间而下降，发生落水波。 若 ，则必然有 说明水流量沿程不变，水流为恒定流。 *