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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第六节,棱柱形渠道恒定非均匀渐变流 水面曲线的分析,一、概述,明渠非均匀流水深沿程变化，自由水面线是和渠底不平行的曲线，称为水面曲线,1、根据沿程v、h变化程度不同,非均匀渐变流,非均匀急变流,2、定性分析,壅水曲线：,h沿程增加，dh/ds0,降水曲线：,h沿程减少，dh/dsi,0,N-N,c-c,h,c,h,0,1,区,2区,3区,不同区域的水面曲线形状不同，只要知道底坡形状，判断所处区域就可画出水面曲线。,5,1、分界线h0、hc正常水深线：N-N(分子为零),四、流动边界（底坡）,1、顺坡i0,缓坡 0iic S,1,、S,2,、S,3,2、平坡i=0,H,2,、H,3,3、逆坡i0 缓坡 0iic,五、水面曲线的分析,1、缓坡渠道,0ihc,分区 曲线 水深h 流态 i-J 1-Fr,dh/ds,曲线形状,曲线 上游渐近线 下游渐近线 工程实例,1,2,3,M,1,M,2,M,3,h,h,0,hc,h,0,h,hc,h,0,hc,h,缓流,缓流,急流,+,下凹的壅水曲线,-+-,上凸的降水曲线,-+,下凹的壅水曲线,M,1,M,2,M,3,水平线h,dh/ds,i,静止,N-N线hh,0,dh/ds0,均匀流,修挡水建筑物,同上,水跌hhc,dh/ds,-,正交,末端跌坎,受出流条件限制,水跃hhc,dh/ds,正交,挡水建筑物下泄,7,五、水面曲线的分析1、缓坡渠道 0ii,c,h,0,C-C,N-N,水平线,S,1,S,2,S,3,iich0C-CN-N水平线S1S2S3iic h,0,hc h,0,hc,h,h,0,hc h,0,h,缓流,急流,急流,+,上凸的壅水曲线,+-,下凹的降水曲线,-+,上凸的壅水曲线,S,1,S,2,S,3,水平线h,dh/ds,i,静止,N-N线hh,0,dh/ds0,均匀流,修挡水建筑物,同上,水跌hhc,dh/ds,-,正交,由缓坡入急坡,受出流条件限制,水跃hhc,dh/ds,正交,挡水建筑物下泄,9,2、急坡渠道 iic h0hc 分区 曲线,3、临界坡渠道,i=ic h,0,=hc,只存在C,1,型壅水曲线和C,3,型壅水曲线,i=i,c,h,0,=h,c,C-C(N-N),C,3,C,1,10,3、临界坡渠道 i=ic h0=hc只存在C,4、平坡渠道,i=0,5、逆坡渠道,i0,h,c,H,3,H,2,C-C,i,=0,h,c,A,3,A,2,C-C,i,0,11,4、平坡渠道 i=0 5、逆坡渠道,六、水面曲线分析的总结,棱柱形渠道可能出现的12种渐变流水面曲线,汇总简图及工程实例见P180表7-7：,1、由一定流量下的正常水深线,N-N,与临界水深线,C-C,，将明渠流动空间分区。此时,N-N、C-C,不是渠道中的实际水面线，而是流动空间分区的界线,2、微分方程式在每一区域内的解是唯一的，因此每一区域内的水面线形状可唯一确定,3、壅水曲线在l、3区，降水曲线在2区,4、除,C,1,、C,3,型外，所有水面线在水深趋于正常水深,h,0,时，渐近线为,N-N,，在水深趋于临界水深,h,c,时，与,C-C,线垂直正交，发生运动状态的突变，即水跃或水跌；,12,六、水面曲线分析的总结 棱柱形,5、临界流特殊，水平趋向,C-C,线，水平离开,C-C,线,6、对于均匀流水面曲线最终与N-N线渐进相切，代表h,0,7、水深不能无限增加，dh/ds，当水深向上下游加深时，最终都要趋于水平线,8、急流状态水面线控制水深在上游，缓流状态水面线控制水深在下游，是由于微幅干扰波的影响,9、共有12条水面曲线，其中缓坡、急坡各3条，临界坡、平坡、逆坡各2条，常用,M,1,、,M,2,、,M,3,、,S,2,四条曲线,13,5、临界流特殊，水平趋向C-C线，水平离开C-C线13,七、水面曲线的定性绘制步骤,1、绘出N-N线和C-C线，,将流动空间分成1、2、3三区，每个区域只相应一种水面曲线。,2、选择控制断面。,应选在水深为已知，且位置确定的断面上，然后以控制断面为起点进行分析计算，确定水面曲线的类型，并参照其增深、减深的形状和边界情况,3、如果水面曲线中断,，出现了不连续而产生跌水或水跃时，要作具体分析，一般情况下，水流至跌坎处便形成跌水现象，水流从急流到缓流，便发生水跃现象。,i,1,i,c,C,C,N,1,-N,1,N,2,-N,2,M,2,S,2,B,B,End,14,七、水面曲线的定性绘制步骤1、绘出N-N线和C-C线，将流动,第七章作业 16、812,15,第七章作业 16、81215,
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