明渠均勻流的特性有哪些 判斷明渠水流流態(tài)方法

明渠均勻流中的三線平行指的是哪三種線，地上明渠恒定均勻流和地下明渠恒定均勻流有什么異同點(diǎn)？明渠恒定均勻流的主要水力特征包括力學(xué)成因有哪些，什么是均勻流？簡(jiǎn)述明渠均勻流發(fā)生的條件和特征，產(chǎn)生明渠均勻流必須滿足哪些條件。

本文導(dǎo)航

• 平行線的五個(gè)判定和三條性質(zhì)
• 判斷明渠水流流態(tài)方法
• 明渠中為什么沒有非恒定的均勻流
• 均勻流和非均勻流例子
• 明渠水流有三種流態(tài)
• 明渠均勻流正常水深計(jì)算公式

平行線的五個(gè)判定和三條性質(zhì)

水流的總水頭線、水面線和渠底線三條線平行。

明渠均勻流的基本特征及發(fā)生條件 過水?dāng)嗝娴乃睢嗝嫫骄魉偌捌浞植级佳爻滩蛔?的明渠水流稱為明渠均勻流。 1. 明渠均勻流基本特征 1）均勻流過水?dāng)嗝娴男螤?、尺寸沿流程不變?均勻流過水?dāng)嗝娴男螤睢⒊叽缪亓鞒滩蛔儭?2）過水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植己蛿嗝嫫骄魉傺亓鞒滩?變。 3）總水頭線坡度、水面坡度、渠底坡度三者相等，

具有顯露于大氣中的自由水面的水流，如天然河道、人工渠道中的水流。明渠的流量、斷面形式、坡度、糙率等的變化，都會(huì)引起自由水面的變化，相應(yīng)地也使水深和流速變化。自由水面的計(jì)算是工程中需解決的一個(gè)重要問題，如引水或排水渠道的合理斷面尺寸和流速大小的決定，攔河筑壩以后水庫淹沒范圍的估算，都?xì)w結(jié)為明渠流水面曲線的繪制。

　　明渠的渠身形狀和大小保持不變的長(zhǎng)直渠道稱為棱柱形渠道；斷面形狀和大小沿程變化的渠道稱為非棱柱形渠道。

　　明渠恒定均勻流　在順直棱柱形長(zhǎng)渠道中可形成渠中水深、流速沿程不變的均勻流。均勻流水力計(jì)算式：式中Q為流量；v為流速；A為過水?dāng)嗝婷娣e；R為水力半徑（過水?dāng)嗝婷娣e與斷面固體周長(zhǎng),即濕周之比）；C為謝才系數(shù)，通常采用C=R1/6/n；n為糙率，表示渠壁的“粗糙”情況；i為底坡,即渠道底線與水平線夾角的正弦。

判斷明渠水流流態(tài)方法

（1） 明渠水流的分類 明渠恒定均勻流 明渠恒定非均勻流 明渠非恒定非均勻流 明渠非恒定均勻流在自然界是不可能出現(xiàn)的.明渠非均勻流根據(jù)其流線不平行和彎曲的程度,又可以分為漸變流和急變流.（2） 明渠梯形斷面水力要素的計(jì)算公式：水面寬度 B = b+2 mh （5—1） 過水?dāng)嗝婷娣e A =（b+ mh）h （5—2） 濕周（5—3） 水力半徑 （5—4） 式中：b為梯形斷面底寬,m為梯形斷面邊坡系數(shù),h為梯形斷面水深.（3）當(dāng)渠道的斷面形狀和尺寸沿流程不變的長(zhǎng)直渠道我們稱為棱柱體渠道.（4）掌握明渠底坡的定義,明渠有三種底坡：正坡（i＞0）平坡（i=0）和逆坡（i＜0.明渠均勻流特性和計(jì)算公式 （1）明渠均勻流的特征：a）均勻流過水?dāng)嗝娴男螤?、尺寸沿流程不?特別是水深h沿程不變,這個(gè)水深也稱為正常水深.b）過水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植己蛿嗝嫫骄魉傺亓鞒滩蛔?c）總水頭線坡度、水面坡度、渠底坡度三者相等,J = Js = I.即水流的總水頭線、水面線和渠底線三條線平行.從力學(xué)意義上來說：均勻流在水流方向上的重力分量必須與渠道邊界的摩擦阻力相等才能形成均勻流.因此只有在正坡渠道上才可能形成均勻流.（2）明渠均勻流公式 明渠均勻流計(jì)算公式是由連續(xù)性方程和舍齊公式組成的,即 Q = A v （5—5） （5—5） 也可表示為：（5—7） 曼寧公式為 （5—8） 式中K是流量模數(shù),它表示當(dāng)?shù)灼聻閕 = 1的時(shí)候,渠道中通過均勻流的流量.（5—9）

明渠中為什么沒有非恒定的均勻流

（1） 明渠水流類 明渠恒定均勻流 明渠恒定非均勻流 明渠非恒定非均勻流 明渠非恒定均勻流自界能現(xiàn).明渠非均勻流根據(jù)其流線平行彎曲程度,漸變流急變流.（2） 明渠梯形斷面水力要素計(jì)算公式：水面寬度 B = b+2 mh （5—1） 水?dāng)嗝婷娣e A =（b+ mh）h （5—2） 濕周（5—3） 水力半徑 （5—4） 式：b梯形斷面底寬,m梯形斷面邊坡系數(shù),h梯形斷面水深.（3）渠道斷面形狀尺寸沿流程變直渠道我稱棱柱體渠道.（4）掌握明渠底坡定義,明渠三種底坡：坡（i＞0）平坡（i=0）逆坡（i＜0.明渠均勻流特性計(jì)算公式 （1）明渠均勻流特征：a）均勻流水?dāng)嗝嫘螤?、尺寸沿流程?特別水深h沿程變,水深稱水深.b）水?dāng)嗝媪魉俨紨嗝嫫骄魉傺亓鞒套?c）總水線坡度、水面坡度、渠底坡度三者相等,J = Js = I.即水流總水線、水面線渠底線三條線平行.力意義說：均勻流水流向重力量必須與渠道邊界摩擦阻力相等才能形均勻流.坡渠道才能形均勻流.（2）明渠均勻流公式 明渠均勻流計(jì)算公式由連續(xù)性程舍齊公式組,即 Q = A v （5—5） （5—5） 表示：（5—7） 曼寧公式 （5—8） 式K流量模數(shù),表示底坡i = 1候,渠道通均勻流流量.（5—9）

均勻流和非均勻流例子

若同一流線上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)要素均相等，也就是說運(yùn)動(dòng)要素與流程無關(guān)，這種水流稱為均勻流；否則稱為非均勻流。

對(duì)于均勻流來說，液體質(zhì)點(diǎn)速度的大小和方向沿流程保持不變，即遷移加速度為零，質(zhì)點(diǎn)只能沿流線作勻速直線運(yùn)動(dòng)。對(duì)于斷面形狀和尺寸及邊界條件沿程不變的長(zhǎng)直渠道或管道中的水流運(yùn)動(dòng)，都屬于均勻流。

擴(kuò)展資料

形成均勻流的條件有：

1.長(zhǎng)而直的棱柱形渠道；

2.底坡 i >0，且沿程保持不變；

3.渠道的粗糙情況沿程沒有變化；

4.渠中水流為恒定流，且沿程流量保持不變。

均勻流應(yīng)具有以下特性：

①流線為相互平行的直線，過水?dāng)嗝鏋槠矫妫疫^水?dāng)嗝娴男螤詈统叽缪爻滩蛔儭?/p>

②各過水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植枷嗤?，斷面平均流速相等?/p>

③均勻流過水?dāng)嗝嫔系膭?dòng)水壓強(qiáng)的分布規(guī)律與靜水壓強(qiáng)的分布規(guī)律相同，即在同一過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)測(cè)壓管水頭為一常數(shù)。

參考資料來源：百度百科-均勻流

明渠水流有三種流態(tài)

掌握液體首要物理力學(xué)性質(zhì)、內(nèi)摩擦規(guī)律、連續(xù)介質(zhì)和抱負(fù)液體以及效果在液體上的力等概念。 2、水靜力學(xué) 嫻熟掌握靜水壓強(qiáng)及其特性和等壓面的概念，能嫻熟運(yùn)用重力效果下靜水壓強(qiáng)的根本方程式以及效果于平面上的靜水總壓力的核算公式和效果于曲面上的靜水總壓力的核算公式，能嫻熟制作平面靜水壓強(qiáng)散布圖和曲面壓力體圖； 3、水動(dòng)力學(xué)根底（一元流） 嫻熟掌握安穩(wěn)流與非安穩(wěn)流、過水?dāng)嗝?、流量、斷面均勻流速、均勻流、非均勻流、突變流與劇變流等概念，能嫻熟運(yùn)用安穩(wěn)一元流連續(xù)性方程、安穩(wěn)一元總流能量方程和安穩(wěn)一元總活動(dòng)量方程，能嫻熟制作總水頭線和測(cè)壓管水頭線。 4、液流型態(tài)和水頭丟失 掌握水頭丟失的概念和分類、層流和紊流及其判別、雷諾數(shù)的物理含義以及紊流特征，掌握沿程水頭丟失和部分水頭丟失各核算公式的運(yùn)用。 5、有壓管流 嫻熟掌握長(zhǎng)、短管道的含義以及短管的測(cè)壓管水頭線和總水頭線制作。了解非安穩(wěn)流水擊現(xiàn)象。 6、明渠安穩(wěn)水流 （1）明渠安穩(wěn)均勻流 掌握明渠均勻流的特性及發(fā)作的條件和水力最佳斷面等，能用明渠均勻流水力核算公式進(jìn)行核算。 （2）明渠安穩(wěn)非均勻流 搞清明渠水流的三種流態(tài)及判別、佛汝德數(shù)的物理含義以及斷面比能和比能曲線的特性。嫻熟掌握臨界水深核算及緩坡、陡坡和臨界斜度的含義。能嫻熟制作棱柱體途徑安穩(wěn)突變流水面曲線。 7、水躍與堰閘活動(dòng) 掌握水躍結(jié)構(gòu)、水躍方程和共軛水深及泄水建筑物下流水躍的方位。了解堰流的水力特性，掌握堰流的根本公式，掌握各種堰型的特色與分類和水力核算辦法，掌握閘孔出流水力核算辦法。 8、液體運(yùn)動(dòng)的流場(chǎng)理論（三元流） 搞清流場(chǎng)中速度、加速度、流線、跡線的核算以及液體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的根本方式的剖析（平移、線變形、角變形和旋轉(zhuǎn)）與無渦流和有渦流。澄清液體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程式的運(yùn)用條件。 9、安穩(wěn)平面勢(shì)流 搞清安穩(wěn)平面勢(shì)流的流速勢(shì)及流函數(shù)概念、特性和存在的充要條件。嫻熟掌握流速勢(shì)、流函數(shù)與流速散布的聯(lián)系及核算。 10、滲流 掌握滲流根本概念和滲流模型，搞清達(dá)西規(guī)律及其運(yùn)用條件以及浸透系數(shù)的 物理含義和均勻滲流與突變滲流的狀況。

明渠均勻流正常水深計(jì)算公式

長(zhǎng)而直的棱柱形渠道，底坡i>0，且保持不變。

明渠是一種具有自由表面(表面上各點(diǎn)受大氣壓強(qiáng)的作用)水流的渠道。根據(jù)形成可分為天然明渠和人工明渠。前者如天然河道，后者如人工輸水渠道、運(yùn)河及未充滿水流的管道等。

依據(jù)明渠測(cè)流標(biāo)準(zhǔn)的多點(diǎn)法規(guī)定，能隨機(jī)修正流量變化引起的流速測(cè)量插入深度變化對(duì)流量影響，為提高測(cè)量精度，配備電磁流速儀多點(diǎn)法測(cè)量渠道流速，通過流速與液位的方式進(jìn)行流量計(jì)算。

擴(kuò)展資料：

注意事項(xiàng)：

根據(jù)流速是否沿程變化，明渠水流還可分為均勻流與非均勻流。前者流速沿程不變，后者則相反。非均勻流又可按流速沿程變化的情況再劃分為漸變流和急變流（見明渠恒定非均勻流）。

有時(shí)河渠中除了有沿其軸線方向的流動(dòng)──主流（又稱一次流）以外，在與軸線正交的橫斷面上還存在流動(dòng)，稱為副流（或二次流）。例如河道彎段的橫斷面上靠近水面處橫向流速指向凹岸，而臨近河底處指向凸岸，這樣便形成斷面環(huán)流。

參考資料來源：百度百科-明渠均勻流