第8章明渠中的恒定均匀流

1 第8 章 明渠中的恒定均匀流 8 .1 知识要点 8 .1 .1 明渠均匀流的特点及产生的条件 明渠均匀流的特点：1）过水断面的形状、尺寸及水深沿程不变，过水断面上的流速分布、断面平均流速沿程不变；2）流线为一组与渠底平行的直线，总水头线与水面线平行，水面坡度zJ （即测压管水头线坡度）、水力坡度 J （即总水头线坡度）和底坡i 都相等，即iJJz；3）作用在水流上的重力在水流方向上的分量与渠床壁面上的摩擦阻力相等，即FGsin；4）沿程水头损失等于渠底高程的降低，即iLhf 。 明渠均匀流产生的条件：1）明渠水流必须是恒定流，流量沿程保持不变；2）必须是底坡不变的正坡明渠，即0i；3）渠道必须是长直的棱柱体明渠，明渠表面的粗糙程度沿程不变；4）明渠中没有任何阻碍水流运动的建筑物（障碍物）。 8 .1 .2 明渠均匀流计算的基本公式 在明渠均匀流中，水力坡降等于渠底纵坡i ，水深为正常水深0h ，相应的过水断面面积为0A ，水力半径为0R ，则明渠均匀流的流量公式为 iRCAQ000 （8.1） 或 igRRAQ000)0.6)/ln(5.2( （8.2） 均匀流公式中的谢才系数0C 通常用曼宁公式或巴甫洛夫公式计算。曼宁公式为 nRC/6/100  （8.3） 巴甫洛夫公式为 nRCy /00  （8.4） 式中 )10.0(75.013.05.20nRny 当量粗糙度  与粗糙系数 n 以及水力半径 R0 的关系为 ]4.2/)/(18629.0[Exp6/100ngRR （8.5） 斯处克勒的粗糙系数和当量粗糙度的计算公式为 )66.7/(6/1gn （8.6） 粗糙系数 n 或当量粗糙度  是影响明渠均匀流流量的主要因素，正确选择粗糙系数 n 或当量粗糙度  是明渠均匀流计算中的一个关键问题。在初步计算时，粗糙系数 n 可按表 8-1 和表 8-2 选取。 表 8-1 各种材料明渠的粗糙系数 n 值 明渠断面材料情况及描述 表面粗糙情况 较好 中等 较差 1.土渠 清洁、形状正常 不通畅、并有杂草 曲线略有弯曲，有杂草 挖泥机挖成的土渠 砂砾渠道 细砾石渠道 土底、石砌坡的岸渠 不光滑的石底、有杂草的土坡渠 0.020 0.027 0.025 0.0275 0.025 0.027 0.030 0.030 0.0225 0.030 0.030 0.030 0.027 0.030 0.033 0.035 0.025 0.035 0.033 0.033 0.030 0.033 0.035 0.040 2 2.石渠 清洁的、形状正常的凿石渠 粗糙的断面不规则的凿石渠 光滑而均匀的石渠 精细开凿的石渠 0.030 0.040 0.025 0.03...