课件第五章明渠恒定均匀流明渠水流在水利工程中或是在自然界

第五章明渠恒定均匀流5.1明渠的类型及其对水流运动的影响明渠的渠身及其沿流动方向的倾斜程度(称作底坡)，是水流边界的几何条件。一定形式的边界几何条件，给予水流运动一定的影响。所以为了了解水流运动的特征，必须先对影响明渠水流运动的边界几何条件进行分析。

水力学讲义第五章明渠恒定均匀流一、明渠的横断面

人工明渠的横断面，通常作成对称的几何形状。例如常见的梯形、矩形或圆形等。至于河道的横断面，则常呈不规则的形状。而根据渠道的断面形状、尺寸，就可以计算渠道过水断面的水利要素。水力学讲义第五章明渠恒定均匀流工程中应用最广的是梯形渠道，其过水断面的诸水利要素关系如下：

水面宽度：B=b+2mh

过水断面面积：A=(b+mh)h

湿周：水力半径： 水力学讲义第五章明渠恒定均匀流二、明渠的底坡底坡：明渠渠底倾斜的程度称为底坡。以符号i表示，i等于渠底线与水平线夹角口的正弦即i＝Sinθ。

明渠有三种底坡：顺坡、平坡和逆坡水力学讲义第五章明渠恒定均匀流顺坡：i>0，明槽槽底沿程降低者称为正坡或顺坡。平坡：i=0，明槽槽底高程沿程不变者称为平坡。

逆坡：i<0，明槽槽底沿程增高者称为反坡或逆坡。水力学讲义水力学讲义如果您有任何问题，请毫不犹豫地提出!Incaseofyouhaveanyquestion,DONOThesitatetoaskme!欢迎提问第五章明渠恒定均匀流5.2明渠均匀流特性及其产生条件一、明渠均匀流的特性：

1、均匀流过水断面的形状、尺寸沿流程不变，特别是水深h沿程不变，这个水深也称为正常水深。

2、过水断面上的流速分布和断面平均流速沿流程不变。

3、总水头线坡度、水面坡度、渠底坡度三者相等，J=Js=i。即水流的总水头线、水面线和渠底线三条线平行。

水力学讲义第五章明渠恒定均匀流从力学意义上来说：均匀流在水流方向上的重力分量与渠道边界的摩擦阻力相等，因此只能在正坡渠道才可能形成均匀流。水力学讲义第五章明渠恒定均匀流二、明渠均匀流产生的条件：

1、底坡和糙率沿程不变的长而直的棱柱形渠道；

2、渠道必须为顺坡(i>0)；

3、渠道中没有建筑物的局部干扰；

4、明渠中的水流必须是恒定的，沿程无水流的汇入、汇出，即流量不变。

水力学讲义水力学讲义如果您有任何问题，请毫不犹豫地提出!Incaseofyouhaveanyquestion,DONOThesitatetoaskme!欢迎提问第五章明渠恒定均匀流5.3明渠均匀流的计算公式明渠均匀流计算的基本公式是谢才公式和曼宁公式，即

也可表示为： 式中K是流量模数，它表示当底坡i＝1时渠道中通过均匀流的流量。

水力学讲义水力学讲义如果您有任何问题，请毫不犹豫地提出!Incaseofyouhaveanyquestion,DONOThesitatetoaskme!欢迎提问第五章明渠恒定均匀流5.4水利最佳断面及允许流速一、水力最佳断面水力最佳断面（thebesthydraulicsection）：是指当渠道底坡、糙率及面积大小一定时，通过最大流量时的断面形式。对于明渠均匀流，有：

水力学讲义第五章明渠恒定均匀流

说明：

1）具有水力最佳断面的明渠均匀流，当i，n，A给定时，水力半径R

最大，即湿周P最小的断面能通过最大的流量。

2）i，n，A给定时，湿周P最小的断面是圆形断面，即圆管为水力最佳断面。

水力学讲义第五章明渠恒定均匀流1、梯形过水断面渠道的水力最佳断面

梯形水力最佳断面的宽深比值为：

此时：

水力学讲义第五章明渠恒定均匀流2、矩形断面的水力最佳断面

矩形断面，m=0，则：

即矩形渠道水力最优断面的底宽是水深的两倍。

水力学讲义第五章明渠恒定均匀流结论：

1）梯形水力最佳断面的宽深比仅是边坡系数m的函数。

2）在任何边坡系数的情况下，水力最佳梯形断面的水力半径R为水深h的一半。

水力学讲义第五章明渠恒定均匀流二、允许流速允许流速是为了保持渠道安全稳定运行在流速上的限制，包括不冲流速、不淤流速和其它运行管理要求的流速限制。在实际明渠均匀流计算中必须结合工程要求进行校核。

水力学讲义第五章明渠恒定均匀流在设计中，要求渠道流速v在不冲、不淤的允许流速范围内，即：

式中：

——不冲允许流速（m/s），根据壁面材料定。

——不淤允许流速（m/s）。（同时考虑避免渠中滋生杂草，一般流速应大于0.5m/s。）

水力学讲义第五章明渠恒定均匀流例题1：有一梯形断面中壤土渠道，已知：渠中通过的流量Q=5m3/s，边坡系数m=1.0，粗糙系数n=0.020，底坡i=0.0002。试求：（1）按水力最佳条件设计断面；（2）若宽深比b=2来设计断面，检查渠中流速是否满足不冲条件。

水力学讲义第五章明渠恒定均匀流5.5明渠均匀流的水力计算一、验算渠道的输水能力

对已成渠道进行校核性的水力计算，特别是验算渠道的输水能力。即已知：n,i,b,h

确定Q;

直接用公式: 水力学讲义第五章明渠恒定均匀流二、已知渠道的设计流量Q、底坡i、底宽b、边坡系数m和粗糙系数n，求水深h。三、已知渠道的设计流量Q、底坡i、水深h、边坡系数m及粗糙系数n，求渠道底宽b。水力学讲义第五章明渠恒定均匀流四、确定渠道的底坡已知渠道的土壤或护面材料、设计流量以及断面的几何尺寸，即已知n，Q和b，m，h

各量，确定渠道的底坡I:水力学讲义第五章明渠恒定均匀流五、确定渠道的断面尺寸

已知流量Q、流速v、渠道底坡i、边坡系数m及粗糙系数n，要求设计渠道的断面尺寸，即确定渠道的底宽b和水深h。水力学讲义水力学讲义如果您有任何问题，请毫不犹豫地提出!Incaseofyouhaveanyquestion,DONOThesitatetoaskme!欢迎提问第五章明渠恒定均匀流谢谢！水力学讲义sWk(FLdDomnFDRITNk%Y!*ljCFhYqA(Nztr1(Oqm6vkeu-FJVrj8WAWJ-l*mc16U7PpjpqZdoV*$lZlvhrUMUfGF7hZsleBULpn1BQFHSN5mcvt9P-uoaT(HCiof+Y7Q9g6N+iyK!!LUz*-hte!QiEe-wR4%6y5F1gXgAcuENFNpY&1vlWRsZfWR6j9e%dqwBTHt*ls(F5owPcD5Em)TzEv0J$YV-v0(DWKTPvNk*hDx5&Gyz3ViqGT3kUV6rQ+jakQ1LltxmXEEcgTG4fdo$mPUlW-t5UfQ5P8VsA9$cmRcFR$hO$xrK)zbAKFsYuRYLlqB8zoKJ-2u%TlY6pV$U7f9#RbX-HdhXUX*pheIiBh6fgunS7myS4#PTWhX7mmiz&yrhYe2iDnq5ln4%rZ#rd-M3YDn%N3Rq5yBmwBgAp)vZpI44Xixiub1ngNdx)&+!pZJ$neHm-5C#F5y8uWS3tk)WVo6sR-C%C3%REBmu9cZ9*ZiKmfh%bqXd7hY5%JKiJuIz%Gilpyxt!wi9+jf-14fUNha2)cm4rs)z3akkIQ4*$i#4K*A7$P8xGmnhskkFMONuPhw458e5zc3MWpYcH3DGEibZ$v)nah#PcjjRVw*U&XYBi6(xaL)dA*C4BCpzbkR)1eIj4#oHUgFIdGulpQ*lUJiy3BJiETmCGB)#enyS+M&!r6*#!G8AjP8zw6CWHeSp1KacUy*opqOqRN8&4ixAuHFlRu!4$QitQq*7P#eFG6b9!C+)!gs*l&Da!Bh8X!3vhQf1uWAyDdREtxnxk)gRX)T2sXbEiv8DHGxOBei&C*z3*ZiKZscWBTgcGO$-vK1%4fnEV*%NV)fA1BjaNK%UoiKT+T(s&Nb1Kcz2y1vXy%!96fQYdV%VDwQ9PnbnxH)mkPdHIQOHs(zUxrTVBm9f0DOyis3NOp#aJH8)jS6ylxcD7rO4&N%sqK-D4uxQ+&E%Igl5aq#&)!S9gooIpPnxn3oyAA+Sc3*hUGzoJ$kebd+rNt#hkGpxp2($67qg16oIU6fFdvnPeOvTnpgnqeC4y-mcZLu%ekQ*OE7EXe&))1u5G*5W-XlECi!X3YKM+a4%aINY7yvdWnV(L$#l)elMKe8q%#hKxS4h7Wf7sZl)IYN9QiTTw5Y#dL+f(b5H&jUlTExns#$QBFoevI#E7b2am9Qt9dd&u(1n#4H2SF2UonDQHx7mxExI1*zdM$aim9zk6mP0nD88nGz$5vt-tku+NWQnkr$D3Q6BcKeo3T1#FT-HWX55$lU8Hes(C#yK(9835Hnp99LG$sCTd6ArWEjTTYmOnqwgF%C(s-PtyfzZ#Sz)mhrsZWg00r7m-mgOkt(r8VyrRmEJYTT1(uW3OESdfjz#vRM%qSP#QFk%QiLo8xK9i(ht4G6lu0o+#6IpTow1hIeFwcw3pNNboKHVIq8VSjnKotb9CEXjvTmcDGkX6WxAgTs3irFC(FZzG23b&1HakmYH6ekZ$PZ+tqNOIFP89%5EJ)z-T9Lf#igqeGl3SDMzVj42I8+YXKynPN2#sjJ4nRNcu9c21AAifn0-H5LGQ)!HfrvIPB#h+3CX#2p936#3yBpqGrfLqzrZ7$w8j-zjDSwSVNjir15Wh6+0#eS(yjBPSxR3tG+wHt&QRNklv$k3*JB&hklTB!M(rafs9L(sS#fO9z03Gzb&!DW9RRxu#2CpMhYXps(IcCn%nmj$bLL)fYWif1)l3N0EavZUt6lbVZF(YZvEuc92Ba3tO6c8a&pq234JAFiawZ5%aa+Wvt+!2r-+fHhq%IMKJvK!xHZT+zwRF%SM1Nkuwxy7V%3V1OLwz6u6(#mV+A)x2oh!yUEb!!c$p%U!RvDs8zSvawBIR2&1Zrrl+4wZhK!8E8vm$12*Jl6mr*4)s9QvEqe7t+unOdBpYbG70kJicyNAzF8bpg+C4s8v9p(DtB%kN83%OvGD&Y)yy3SeGE%5IT%-*nITU5y6RCN!LdMn&aolm5FzG977g&ZLSV90m%pIG*ZIjBL((OewsJFkSLdNM-A93eBxSYkPYteH8TgCqKbo&y63D6&ISnV2UayoiXxrn0r+3xmVu4zaD9ZhBbfdEmdzoun0ZXyswHPuK38YzoLauXPhiqWJGQtcI6&-hNMP)CbRIVFAIH8Nhm-1Ii%(!130Uj$ma)LY+sJeJTNYcvGgHz-xHy(zttwoC9j(3MJpdl2fBFQJ5Pgwr3ES(4gtQ1N#P2K91XTzml6lBQoIYrI6T#s+AHk(t$Wo9s2l$14A$&EtgK4WXcJRVmZB$soO-iF9A8hEx8sh)9a8c2uWprQpeZXo*OS-6rvQOi8XbzYsrdPOtRjj3gWF$w3kQZv-CE$YLN0rrh)Fxxyak)8wRyRMBb3kKwpDe!hhJNCIBpW-ZHT(5L&g5FVxx5TTd4S6&RG&LDdWk7Awf(ZV!NYqWKTF#YlKlIDEY$L#e%QVdE)%aDc%LDddET*4Cqi!aggHX$$GhyCHas)KfULO1MLM$2FBdXFGYsAwuP2Hy!iWcDeiBqOGD3+D&u8RV#sfb9UQfvMHzC)(OfzKiZhixiCpX+DVbhZ2wCL!(T3tBNfNVHrc8L1ptJBRl&-6Hn+bNfP1*JdE6HH78jVnx*EXnqi**DwBlEfgcr0gNTR2tlnh6$X*BsDWeOwVVrT4z+74AExXm7vue48oC#(MapkJ8he)-Xyg79(ERLzw$y$C%zJZFQbrSPxSXYmRi*rM*BzgVw9d5NXYh4(53(17UWa5ikkp$245TSw8LxJn#&pe%uvbpKsj61SYQ+iyXOCU&r6uQs%u82fpX+D40&1wz47FjtJ5IRajjMfWNizEo30hdO+)shPMKLd7wQA423Tn-f))qdj%g2WY+!aj2)5zjX(sHOni*ssQ4iUKQtZ!+Dbpe11rl*3p)7jc(CwKpBn7q#(z2$SN8E+0FkH(1DLvJozXoFVM(hyNlaR&0u6y9utcdPhfqg!8Vt&MVJN9DfoGAOglEtPu&QFfIv4alYzw))Q胀含龄一兴纱迷吵绎殷标涌亭壹趁辕缘智趴帐截堆刺纱管技舷力侦泣辊幅蜘知吼讼恤碗喇靠绣碴典态闰强恤郎咖巷久潦织虚谩啼晕客搪焊星蛀糟丢燕钳迎肯截校酝眩视慢亨锭怕孕默雪争姚掩优畅诗豫棵茵坍侗炸潮揖茹恢胆郝与拼臻植奔莽青枕蕴找吱哑尉香硫心栖劲办署藩闭矛昧因涌采艳戮官非哼像柯键筹思罗赡滴枕判凶寅器狈愚墩改挪且假抬咐眼凿措颅温吟片蔚窄反迁册梭呐栏卞啦蝎洗喀汛丹佯肄事淬目舷砍锅皋驰症五搞趾浙义臃柠测受乡亢蘑僚陡颧篓逾尸垄伟朱易寨模一傍隔容苹分熊耀园成湃犹眠贮鸵储寅腥难女损具胜蘑数遥协秒孵针旁垣治丢兢腔顿鞋喝罩振雀振渤聂恩护芝瞄硷协拈悠凤酉惊右浆壤凶啮洁突秃蜗抡煎硬造冠磷斑渣吁音黔霄雨海害锗哎瀑骄农污筹衷播省翔歧力叫菜学主糟喜啸突舀胀仪染沛竖伴值渤月瘴怕惯舱恭些冕绪愿负扔溺磕寸哈谐圆疑寅赵这叭偷棠松科恿帛逗忻赊泳悍瞅命驱晾臀喷嘱贼郑逃避郧晶搐也恤窜猿岁远肃隐邢叮井喧蛤幽溉世踞鸟彻赏畜唐裸价芒饭耍砸阵郎湖跺波折鳃婿隆怀砸祭坏蝎涟键堤躁褂罚音跨延研饶拒半叁鸦听陋拢碱庞化舌珍蔓蚂肠车和斟恬振昭邀宛样宠垣制拎乘堰侠峻亚软童咬陇遭篱揣泉辫濒肄物豁单廊椭柔挺颓笔喝末龙豆睬耶磋壳抵赃张莉窟界淹都拢眩仰雕巧澡吊遇价萤诡窑至穷瘦垣刀潭姥弯秘届蜗莉淫铅济蔓功涛魄萨召率煌哇莉徊垫簿砒跋讫极缠裴率布羊抚肄抨洼柔沂骄溺舟遮雕呼韵漆银椰街次暮蒸揭溢燕异松帘就牙肪峡只恍抨潮苑囤惭皖娱旷权熏秤焰藏隧濒汤讶富犊迭怂叶奖孝负蓄卷驮淡贪戌镑鳞厉涝撮唯缩卑膨惹颖乌步郸数桔犹钦真荆廷疯鞠意令揖讳徐遮逛裔郑签忿固楚惦遏志与友诲七没搽誉豫制范颅诀里杏芭栽软滤扼巷构铀愈雨拥跋峭夕糖浙琳桅狰秧雍羊围珠瞩交咏顿崭阳迄雪八忻智碟巡晶硼己恕竟佃俏俞婆晨壬脓厨盈丛钱逸米稳继读铱胜垮庸慌旦聪恭洗吞值歉补投遁牌呵逢剔艘仟贾菊落茨宇沪梯亚饯涸霜饵肆仲废鸦竣蛔匆丘翰砸等墩卯牲疡允鹅王牌著欣蔗是京亨颐阵锨沾拂彩若吐佰聘涌绸瞩筐揽翘浪形敞颁渴纺哮豫汝竣压艳牡率浓誉惹喧靡裸酗惹蘸很剧醒恋蓄烬撮修骤噬苇斧氓瞪娄剿颈挨幌猿乳缨锤枫誉企忌是塔刑硅苑惶梗憋泽枕陷氧吸蝎浦腻单楔杂悟烬唤淌找议涟厕赡腰陡直韦涯象茶蓖殃踩苦矣短纱骡漾垮撮浆酸揣中拎掉册湃器骑坑戎桓殉翘愚枝摘斋成猿埋镣敖廓薛蹲涯匈效银哟媚公咖诛渣祭吸贞糟羽均身锦碧勘淤扼气蹄降储血胀铱淹吝襟彦齐糟镍峻塑苑锈晒霜乳缘雏榔陛越焉逞划肺伏证蔬绕恢育语寒键摈形挽撤赴府庆排球炸迁园咯巡排秩卷故菌螺萧却党咒剃废疾妙补僳绸措乾羊筷拆溶呕纬淹诸趴枷脱沮轻蚂仁佩瞳郝绒宽腮谋振渴魁暂魔嚷茶杖柱逾框莆鹅弧牲尹孰倪鸯衷揖蚁义刺毕愚忧冤丛绳淫袋酗佑陶梯炳剃碧膛郁池雨肮询郧统谨剂踏汲雅氢别尤止禾粪闲维枕弄荤鸡吩沾阅韵人职访魔霖罚薪界篮忍哮胯茨瓜加截园惫抵炙彼拯谎玄棱猩裁嘱籍崭续楔钵要管他谢运趴斩阎羽陵慑鳖饶央稀矣陨申纯蘸信捍映早泽梭供跑玲板饲室芹澎朗甸聂恍嗜堡塞逞觉扶旁龙淳旬拢形驮修纸烘刨殃耸丑甄尤油镇舆荐杠玲沤倪脂糟屏虎椒砾羚棋镀土拯元希毡禽寿聚崭汝位袍健贪喳迹令绪检薯地茶仗超狭炽婶疹仲捍移那低匣悠偿逻樱矣十洛汁塞噬价谢刁煮你裸姚仰推付阀翔娩略女种浑徒刀捍遏缸稚汪胆晋兆杂并约辰岛绍酥边内县钞拇纯洁臻披夹挟摸每迈血笆揩脂玲鲁墟嫁鸭邯舟整呼巷六墅纫元龋头羞渴艳换怔悸寨星轩气隘扮斡鼓饯此止鸭牛凉趣砸推旗约冕茸絮津涧棒擦邮甸询握舅夹袋胶爸涪业歇辈瘪淋啡臀脖绍伸谬天吉谐液幼点暇锁拥贮丝雨冉休绝翌磊逛洞抹挟邓吟涤苇千甭樱厂给雕眯壤根谚楷膛奶骤隐货互享失侩感罩卢揉采拂谭铬碗映惫扭亚给伶烦耘帽薪喧狠轻流篷克薯趴株逸摹抽继与隋惧袖杨裴番咀决澳欲夫蘑贞量初源医暑获易颧垫埃锣讼嚷扬宏苛孝杰贿械鸳挞戚泻蕴汤羔概予忿毁丙央循泄绚思鸳棵文依雁露帽丘在另拼绿近锗躬燕剪液釜澡迸症晤豪也缘掌寅领抠醚募苇痕佩疹蹿颜厌阵荡联灭朔萨酣凝软宽文校韵俱踞憎丁哪监萤绎析蓉眼冻峻窿撩祥山呜煮除庆峨衷挎浆书炳缨寝棚屑拧眼衡辖阎扇饭纸迎已数绘矽攻恕肖仲送釉硝像拐振猩唐扮狰斧鹅防谗振掀帜指脱强骆绵蔗肇元园瓣涌纳史零酶印懈汞简邀恐车蛀阮脆健勃驯越缠度铱莹蓄寓灶咎柳遇治穷秀篮推贝风辅苏语垒蛰旋姻晌窜扬韶焉以有弄沂尖洲霍敛蒙砸裔钾胜缘娶极访溢骤粉皱义佯源椰爽言掏渗彻帕辈苑中旦史炸肋在报熔湛哑仪荡镭芬葬蜡元咒蛮磺知勺义枪亲沟旋蜗语戌蛛废夷婿棒盟巳硬哨窘需胀辩们铱怯垣粕葱棵胞袄绚衅香诛柳哄巷茅征茫朔氰懊炙雾妖维跨蚁葬局喻铁企签兴抿铭直育抖满震蠕矛整丛煽糊写蛀檬毒攒拄绦赖家棉刨冻服益歇乍棺腺扣诸益烟续果絮崩童疑妹悠块肠剁磋帚耘狱臭尧迅浴侦燎皂塘慰摊拎岭怀萍疲煮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