二人工渠槽水面曲线计算.ppt
作业：13-28,13-29,13-30（不要求）,明渠均匀流与非均匀渐变流,第五讲,.第一章.,内容提要 人工渠槽水面线计算 天然河道水面线计算(不讲)水面线实例分析与讨论 第一章 总结、习题讨论 均匀流流速分布规律（不讲）,第六节 明槽水面曲线计算,二 人工渠槽水面曲线计算,1.基本方程：不计 dhj,人 工 槽天然河道漫滩河谷,二.人工渠槽水面曲线计算,1 基本方程的差分形式,2.分段的原则：,水面变化比较大时（如降水曲线），分段可短些；水面变化比较缓时（如壅水曲线），分段可长些。在变断面处，在i、n变化处都应作为分段点。在所分的流段内断面形状尺寸n、i值大小都应变化不大；根据工程对精度的需要，决定分段的疏密，要求高者，分段短些，反之可长些。,基本方程,比能差分,若两端比能已知，可以得出距离,已知两断面水深hu 和hd,求其间距离S。,3.人工渠槽水面曲线计算问题的类型,已知 hu或 hd 和S，求水深（hu 或 hd）,直接用公式,列表计算,总距离,列表计算,流量和断面形状已知,hu,假定hd1,棱柱型明槽其 与S无关，在i、n不变条件下，不必试算；,剩下最后一段s时用方法,计算水深 或;,二.人工渠槽水面曲线计算,棱柱型明槽中水面曲线计算技巧,首先假定另一端的水深（或）用,直接求出所设水深的位置 S,不能，因为,讨论：计算非棱柱型明槽中的水面线时能否用上法,4.人工渠槽水面线计算的步骤,定性分析水面线的变化：,二 人工渠槽水面曲线计算,根据底坡性质，判断水面线的型式 画出NN,CC线，分成三个区，判断为壅水曲线还是降水曲线 确定控制断面与控制水深 根据急流或缓流，定性分析水面线起点的控制水深 分析水面线趋势及两端极限情况。,4.人工渠槽水面线计算的步骤,选择控制断面,作为分段计算水面线的起始断面,急流：控制断面B在上游，由上游 下游计算。缓流：控制断面B在下游，由下游 上游计算。,分清人工渠槽水流的流态；,在上述基础上，按照分段原则进行分段试算。,例 135,Excel P48,小结人工渠槽水面线计算,已知两断面水深hu 和hd,求其间距离S。,问题的类型,已知 hu 或 hd 和S，求hu 或 hd，需列表计算,直接用公式：,计算的步骤,定性分析水面线的变化：,根据底坡性质，判断水面线的形式 画出N N,C C线，分成三个区，分析可能出现的水面线形式；确定控制断面与控制水深；根据急流或缓流，定性分析水面线起点的控制断面；分析水面线趋势及两端极限情况。,小结人工渠槽水面线计算,计算的步骤,小结人工渠槽水面线计算,选择控制断面,作为分段计算水面线的起始断面；,急流：控制断面B在上游，由上游 下游计算。缓流：控制断面B在下游，由下游 上游计算。,分清人工渠槽水流的流态；,在上述基础上，按照分段原则进行分段试算。,GOTO 19,1.天然河道水面线计算基本方程,改写为差分方程,天然河道水面线计算（不讲）,其中,将上游断面量和下游断面量分离,天然河道水面线计算,公式中Jf、K 为该段的上下游断面的平均值。,水深、断面面积线性变化，微分方程化成差分方程；分段时每段均视为均匀流，沿程损失项（hf）用均匀流公式计算；,2 应用分段计算法近似计算水面线,渐扩段,突扩段,天然河道水面线计算,计算天然河道水面线时，局部损失 不能忽略,渐缩段,局部损失系数,3 分段的原则:,天然河道水面线计算,河道顺直，宽窄b 差别不大；断面、n、i 变化不大；所分流段 Q 不变；在断面、n、i 有支流q 汇入 或分出q 之处,要作为分界点；汇入、分出的支流量置于分段 外,保证段内Q不变；山区河段，坡陡，分段短些；平原河段，坡缓，分段长些；需保护的企业,工矿等对高程有 特殊要求的目标要作为分段点。,4、天然河道水面线计算的步骤:,天然河道水面线计算,Excel P51,收集地形,地质,水文资料；绘制分段的河道剖面图及 A-h,R-h 图备用；定性分析,控制断面；,三峡库区河道示意图,天然河道水面曲线计算工程实例,第一章 总结,流态判断 恒定非均匀渐变流的基本方程 水面线变化分析 水面曲线计算,弗劳德数、微波波速 急流、缓流、临界流 谢才公式 断面比能(E)临界水深（E最小）,棱柱形渠槽水深沿程变化方程,第一章 总结,2.恒定非均匀渐变流的基本方程,人工渠槽断面单位能量沿程变化方程,天然河道水位沿程变化方程,第一章 总结,3.水面线变化分析,由底坡判断水面曲线的形式 由N-N,C-C线将空间分成3个区:（1）（3）壅水，（2）区降水 水面线与N-N线渐近，与C-C线垂直 急流控制水深在上游，缓流控制水深在下游 急流到缓流过渡水跃 临界、远驱、淹没水跃 缓流到急流，通过临界水深,第一章 总结,4 水面曲线计算,定性分析水面线变化；确定控制断面与控制水深；根据分段原则分段试算水面曲线 棱柱形明槽:1 两端水深已知，直接求 距离 2 一 一端水深未知，迭代求解 天然河道水位：用试算法，使方程两端相等,习题讨论,C,C,C,iic,iic,N,N,N,N,3区无降水,1区无降水,S2,M2,19-(1)缓流急流,缓流到急流过渡 必过临界水深,19-(2)急流急流,急流 控制水深 在上游,N,C,C,C,N,N,iic,iic,区无降水,N,S2,19-(2)急流急流,急流 控制水深在上游,iic,N,C,C,C,N,N,iic,区无壅水,N,S3,19-(3)缓流缓流,缓流 控制水深在下游,iic,N,C,C,C,N,N,iic,区无壅水,N,M1,19-(3)缓流缓流,iic,N,C,C,C,N,N,iic,N,M2,区无降水,缓流 控制水深在下游,19-(4)急流缓流,急流向缓流过渡 必然发生水跃,C,临界 水跃,远驱 水跃,淹没 水跃,19-(5)临界流缓流,C,C,C,C1,19-(5)临界流急流,C,C,C,19-(6)平坡急流,C,C,C,H3,H3,S3,19-(7)急流平坡,C,C,H2,19-(8)反坡缓流,13-21,13-22,S3,25-1,25-2,H3,25-3,明槽均匀流断面流速分布,断面平均流速：v 层流：二次分布（抛物线型）湍流：对数分布（粘性底层为线性）,0,Y,X,自由水面,槽底,0,Y,X,自由水面,槽底,明槽均匀流断面流速分布(层流),H,连续方程,运动方程,边界条件,
