水力学,渗流正常水深h0和单宽流量q关系
土木工程师-专业基础(水利水电)-水力学-明渠恒定非均匀流动
土木工程师-专业基础（水利水电）-水力学-明渠恒定非均匀流动[单选题]1.有一河道泄流时，流量Q＝120m3/s，过水断面为矩形断面，其宽度b＝60m，流速v＝5m/s，河道水流的（江南博哥）流动类型为()。
[2016年真题]A.缓流B.急流C.临界流D.不能确定正确答案：B参考解析：解法一：比较河流水深（h）与临界水深（hc）的关系。
根据题意有：h＝Q/（vb）＝120/（5×60）＝0.4m由于hc＞h，因此判断河道的流动类型为急流。
解法二：计算弗劳德数，因因此判断河道的流动类型为急流。
[单选题]2.满足dEs/dh＝0条件下的流动是()。
[2013年真题]A.缓流B.急流C.临界流D.均匀流正确答案：C参考解析：h表示水深，Es表示断面单位能量，dEs/dh＞0时，断面单位能量随水深增加而增加；dEs/dh＜0时，断面单位能量随水深增加而减小；dEs/dh＝0为断面比能最小的临界情况，此时弗劳德数Fr＝1，水流为临界流。
[单选题]3.下列哪种情况可能发生？()[2017年真题]A.平坡上的均匀缓流B.缓坡上的均匀缓流C.陡坡上的均匀缓流D.临界坡上的均匀缓流正确答案：B参考解析：A项，明渠均匀流只能发生在正坡渠道中，即i＞0；平坡（i＝0）不能产生均匀流。
正坡渠道中，按渠道的实际底坡i与临界底坡ic相比又分三种情况：①i＜ic为缓坡，此时，h0＞hc，均匀流是缓流；②i＞ic为陡坡或称急坡，此时h0＜hc，均匀流是急流；③i＝ic，为临界坡，此时h0＝hc，均匀流是临界流。
平坡和逆坡不可能发生均匀流；临界坡上的均匀流为临界流；当i＜iK时，可发生均匀流态为缓流，底坡为缓坡的情况。
[单选题]4.水跃跃前水深h′和跃后水深h″之间的关系为()。
[2014年真题]A.h′越大则h″越大B.h′越小则h″越小C.h′越大则h″越小D.无法确定正确答案：C参考解析：水跃是明渠水流从急流状态（水深小于临界水深）过渡到缓流状态（水深大于临界水深）时，水面骤然跃起的局部水流现象。
水力学第15章渗流基础2 (4)
上式可用于计算逆坡地下河槽中渐变渗流的浸润曲线。
如果将过水断面宽度b、A=bh、 ，以 代入式（15-25）积分得
（15.32）
（15.33）
15.1.6承压含水层中渗流的稳定运动
当底板水平时和底板倾斜角 ＜10 时的承压含水层
（15.34）
总流量为 （15.35）
式中b为渗流的宽度；M为含水层厚度；H1和H2为两个观测断面的总水头；L为两断面之间的距离。
15.1.3渗流的基本定律－达西定律
1.达西定律
达西定律的实验仪器如图15-1所示。达西分析了大量的实验资料表明，渗流量Q与圆筒断面面积A及水头损失hw=h1-h2成正比，与断面间距L成反比，并和土壤的透水性有关。达西定律可表示为
图15-1达西渗流实验装置
(15.3)
(15.4)
式中v为渗流简化模型的断面平均流速；J为水力坡度， ；k为渗透系数。
第15章 渗流基础
15.1知识要点
15.1.1渗流的Байду номын сангаас本概念
流体在孔隙介质中的流动称为渗流。流体包括水、石油及天然气等各种流体；孔隙介质包括土壤、岩层等各种多孔介质和裂隙介质。
地下水渗流分为无压渗流和有压渗流。位于不透水地基上的孔隙区域内具有自由表面的渗流，称为无压渗流。渗流与大气相接触的自由表面称为浸润面。无压渗流主要是解决渗透流量和浸润线的计算。位于不透水层下面的渗流称为有压渗流。有压渗流主要是计算渗流量和水工建筑物底板所受的扬压力，以及底板下游出口处的流速分布，校核土壤的渗透稳定性。
当承压含水层的厚度M是变化的，如图15-3所示。单宽流量的近似解为
图15-3
（15.36）
15.1.7地下水向集水建筑物---井的运动
水力学-渗流可编辑全文
2.3lg
a0 H 2 a0
浸润曲线：
y
x
L L m2hk
H12 hk 2
hk 2
15.7 渗流场的基本微分方程式及 其解法简介
为了解渗流的区内各点的渗流流速和动 水压强，进行渗流场的求解
渗流场的连续性方程：
ux uy ux 0 x y z
运动方程：
ux
k
H x
uy
k
渗流的类型： 恒定渗流和非恒定渗流 均匀渗流及非均匀渗流 渐变渗流及急变渗流 有压渗流和无压渗流
15.2 渗流的基本定律—达西定律
达西定律：均质孔隙 介质中渗流流速与水 力坡度的一次方成比 例并与土的性质有关
v Q kJ A
或 v k dH
ds
适用条件：
适用于层流渗流，水利工程中绝大多 数 渗流属于层流范围
CH15 渗流
渗流常出现在：经过挡水建筑物中、水 工建筑物地基中、集水建筑物中、水库 及河道
本章研究渗流的流速、压强分布、渗流 的流量、渗流的水面线等
15.1 渗流的基本概念
渗流是水在土中的存在形式：汽态水、 吸着水、薄膜水、毛细水、重力水
假定：渗流是在均质各向同性土中的
渗流模型—认为渗流是充满了整个孔隙 介质区域的连续水流 模型取代真实渗流的原则： 1、流量相等 2、确定作用面动水压强相等 3、阻力相等即水头损失相等
渗流的临界雷诺数为：
Re
1
vd
0.75n 0.23
非层流渗流，其流动规律为：
v kJ 1m
渗透系数 k 的确定
主要取决于颗粒形状、大小、不均匀系 数及水温
经验法、室内测定法、野外测定法
15.3 地下河槽中恒定均匀渗流和 非均匀渐变渗流
水力学试题
河海大学2003 年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目名称：水力学一、是非题（每题2分，共20 分）1．紊流过渡粗糙区的沿程水头损失系数与雷诺数。
（错）2．断面单位能量E s 沿流程总是减小的。
（错）3．计算消力池池深和池长时，设计流量一般选择使池深和池长最大的流量。
（）4．渗流的达西定律既适用于层流也适合于紊流。
（错）5．在恒定均匀流中，沿程水头损失与速度的平方成正比。
（）6．两个液流在重力作用下的动力相似条件是它们的弗劳德数F r 相等。
（对）7．因为各并联支管的长度、直径及粗糙度可能不同，因此在各支管的水头损失也不同。
（错）8．均匀流可以是恒定流，也可以是非恒定流。
（错）9．流体质点做圆周运动不一定是有旋运动。
（对）10．相对压强可以大于、等于或小于零。
（对）二、选择题（每题2分，共20 分）1．当水流流态从层流转变为紊流后，过水断面上水流动能校正系数和动量校正系数将（B ）（1）均增大（2）均减小（3）增大、减小（4）减小、增大2．溢流坝下泄水流收缩断面水深的跃后水深为，此时下游水深为，则形成远离水跃的条件是（C ））h t h co2 （2）h t h co2（1（）h t h co2 （4）无法确定33．渗流模型流速与实际渗流流速相比较（1）前者大于后者（2）二者相等（3）前者小于后者（4）无法比较4．明渠的临界水深决定于（1）流量和底坡 （ 2）断面形状、尺寸和底坡 （3）流量和糙率（ 4）流量和断面形状、尺寸5．均匀流断面和渐变流断面上的动水压强（ A）（1）均按静水压强规律分布（2）前者按静水压强规律分布，后者不静水压强规律分布 （3）前者不静水压强规律分布，后者静水压强规律分布 （4）均不按静水压强规律分布6．下列哪个条件满足时， 明渠水流是缓流 （ C ） 1) F r 1( 2) F r 1（3） F r 1（ 4）无法确定7．毕托管可以用来测（ B ）（1）脉动流速（ 2）时均流速（ 3）脉动流速（ 4）脉动压强8．满足dE s / ds 0 条 件的流动是（ C ）（1）非均匀渐变缓流（2）非均匀渐变急流（3）均匀流（4）临界流9．有压管流， 管轴线水平， 管径逐渐增大且通过的流量不变，其总水头线沿流向应 （B )（1）逐渐升高 （ 2 ）逐渐降低（3）与管轴线平行（ 4）无法确定10 ．雷 诺数的物理意义是三、作图题（每题 5分，共 10 分）1．绘出下列两段不同糙率棱柱形渠道的水面曲线。
第九章渗流
§9.2
三、渗流模型
渗流的基本概念
1、对于同一过水断面，假想渗流的流量等于真实渗 流的流量; 2、作用于任意面积上的假想渗流的压力等于真实渗 流的压力; 3、假想渗流在其任意体积内所受的阻力和同体积真 实渗流所受的阻力相等，也就是水头损失相等。
由于采用了渗流模型，使得渗流模型的流速 v 与真实渗流流速 v′并不相等
dH
H1h1
浸润线
h2 H 2
ds z 不透水层 01 0 z02
0
§9.5无压恒定缓变渗流的基本方程及其
浸润线
二、浸润线形状分析及浸润线方程 1、正坡(i>0)
正坡上如作均匀渗流，此时水深沿程不变，用h0表示，也称为正常水 深。则任意断面的水深h均等示h0，因此有
dh ds dh 0 ds
代入缓变渗流的基本微分方程
0
Q kh 0 iB
kh 0 iB Bhk ( i
dh ds i (1
dh ds 1
)
)
令
h h0
§9.5无压恒定缓变渗流的基本方程及其
浸润线
二、浸润线形状分析及浸润线方程 1、正坡(i>0)
dh ds i (1 1
)
在渗流区内，作正常水 N 深N-N，将渗流区域划 分为a、b两个区域，在 N-N线以上为a区，h＞ h0，在N-N线以下为b区， h＜h0
i>0
) h0 i ( 2 1 2 . 3 lg
2 1 1 1
2 1 1 1
)
§9.5无压恒定缓变渗流的基本方程及其
浸润线
二、浸润线形状分析及浸润线方程 1、平坡(i=0)
在平坡上没有正常水深线，或者可以说h0→∞，所以只有一个b区。 缓变渗流的基本微分方程可写为 ：
水力学八套模拟题库
水力学模拟题第一套一、单项选择题。
1.下列物理量中，有量纲的数为（）A.佛汝德数FrB.沿程阻力系数C.滲流系数kD.堰流阻力系数 m2.缓坡明渠中的均匀流是（）A.缓流B.急流C.临界流D.可以是急流或缓流3.管流的负压区是指测压管水头线（）A在基准面以下的部分 B.在下游由水曲以下的部分C.在管轴线以下的部分D.在基准面以上的部分4.有两条梯形断面渠道1和2，己知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同，但底坡,则其均匀流水深,和的关系为（）A. B. C. D.无法确定5.对于并联长管道，每根管道的（）相等。
A.流量B.切应力C.沿程水头损失D.水力坡度6.平衡液体的等压面必为（）A.水平面B.斜平面C.旋转抛物面D.与质量力正交的面7.理想液体恒定有势流动，当质量力只有重力时，（）A整个流场内各点的总水头()相等B只有位于同一流线上的点，总水头()相等C沿流线总水头()沿程减小D沿流线总水头()沿程增加8.有一溢流堰，堰顶厚度为2m，堰上水头为2m，则该堰流属于（）A.薄壁堰流B.宽顶堰流C.实用堰流D.明渠水流9.同一管道中，当流速不变，温度上升时，则雷诺数（）A.增大B.减小C.不变D.不一定10.一段直径不变管道的流速从2m s增加到4m s时，在水流都处于紊流粗糙区时，沿程水损失是原来的（）倍A. 1B.C. 2D.4二、填空题。
1.有一明渠均匀流，通过流量Q = 55，底坡i= 0.0004,则其流量模数k= 。
2.水泵进口真空计的读数为=24.5KN,则该处的相对压强水为 m。
3.矩形断而渠道，水深h=lm，单宽流量q1，则该水流的佛汝德数Fr= 。
4.宽顶堰的总水头=2m，下游水位超过堰顶的高度=1.4m，此时堰流为出流。
5.渗流杜比公式表明，在渐变渗流中过水断面的流速分布为。
6.已知谢才系数C=100,则沿程阻力系数= 。
7.当液流为流时，流线与迹线重合。
8.直径为lm的管道中的水流，其水力半径为。
水力学教材习题解答习题解答7
第 七 章 习 题 解 答7-1 梯形断面壤土渠道，已知通过流量Q = 10.5 m 3/s ，底宽b = 8.9 m ，边坡系数m = 1.5，正常水深h 0= 1.25 m ，糙率 n = 0.025，求底坡i 和流速v 。
解： A = 1.25×(8.9+1.5×1.25) = 13.47 m 2，χ= 8.9+2×1.25×25.11+= 13.41 m ， R = A /χ=1.005 m ，C = 1.0051/6/0.025 = 40.03 m 1/2·s ， K = ACR 1/2=540.57 m/3si = (Q /K )2 = 0.000377，v = Q /A = 0.78 m/s7-2 有一灌溉干渠，断面为梯形，底宽b = 2.2 m ，边坡系数m = 1.5，实测得流量Q = 8.11 m 3/s 时，均匀流水深h 0 = 2 m ，在1800m 长的顺直渠段水面落差Δh = 0.5 m ，求渠道的糙率n 。
解：i = J = J P = △h /L =1/3600，A = 2×(2.2+1.5×2 ) = 10.4 m 2， χ= 2.2+2×2×25.11+= 9.41 m ， R = A /χ= 1.105 mn = AR 2/3i 1/2/Q = 0.02287-3 一石渠的边坡系数m = 0.1，糙率n = 0.020，底宽b = 4.3 m ，水深h = 2.75 m ，底坡i = 1/2000，求流量和流速。
解：A = 2.75×(4.3+0.1×2.75 ) = 12.58 m 2，χ= 4.3+2×2.75×21.01+= 9.83 m R = A /χ= 1.28 m ，v = n i R 32=1.318 m/s ， Q = vA =16.58 m 3/s7-4 直径为d 的圆形管道中的明槽均匀流动，试根据式（7-2-5）导出Q/Q 1~h/d 的关系式（Q 1为h/d = 1时的流量），并论证当充满度h/d 为多大时Q/Q 1达到最大值。
流体力学讲义 第十二章 渗流
第十二章渗流概述一、概念1.渗流（Seepage Flow）：是指流体在孔隙介质中的流动。
2.地下水流动：在土建工程中，渗流主要是指水在地表以下的土壤和岩石层中的流动，简称为地下水流动。
判断：地下水的流动与明渠流都是具有自由液面的流动。
错二、渗流理论的应用1.生产建设部门；如水利、化工、地质、采掘等部门。
2.土建方面的应用给水方面排灌工程方面水工建筑物建筑施工方面三、渗流问题确定渗流量：如确定通过闸坝地基或井等的渗流流量。
确定渗流浸润线的位置：如确定土坝坝体内的浸润线以及从井中抽水所形成的地下水面线的位置。
确定渗流压力：如确定渗流作用于闸坝底面上的压力。
估计渗流对土壤的破坏作用：计算渗流流速，估计发生渗流破坏的可能性，以便采取防止渗流破坏的措施。
四、土壤的水力特性不均匀系数：（12-1）式中：d60，d10——土壤颗粒经过筛分时分别有60%，10%重的颗粒能通过筛孔直径。
孔隙率n：是指单位总体积中孔隙所占的体积，。
沙质土：n=0.35~0.45；天然粘土、淤泥：n=0.4-0.6。
1.透水性透水性（hydraulic permeability）：是指土或岩石允许水透过本身的性能。
通常用渗透系数k来衡量，k值越大，表示透水性能越强。
均质土壤（homogeneous soil）：是指渗流中在同一方向上各处透水性能都一样的土壤。
非均质土壤（heterogeneous soil）：是指渗流中在同一方向上各处透水性能不一样的土壤。
各向同性土壤（isotropic soil）：是指各个方向透水性都一样的土壤。
各向异性土壤（anisotropic soil）：是指各个方向透水性不一样的土壤。
2.容水度容水度（storativity）：是指土壤能容纳的最大水体积与土壤总体积之比，数值与土壤孔隙率相等。
3.持水度持水度（retention capacity）：是指在重力作用下仍能保持的水体积与土的总体积之比。
V a:土中的气体体积V w:土中水体积V s:土颗粒体积V:土的总体积4.给水度给水度（storativity of free water）：是指存在于土壤中的水，在重力作用下能释放出来的水体积与土的总体积之比。
流体力学讲义 第十二章 渗流
流体力学讲义第十二章渗流第十二章渗流概述一、概念1.渗流（Seepage Flow）：是指流体在孔隙介质中的流动。
2.地下水流动：在土建工程中，渗流主要是指水在地表以下的土壤和岩石层中的流动，简称为地下水流动。
判断：地下水的流动与明渠流都是具有自由液面的流动。
错二、渗流理论的应用1.生产建设部门；如水利、化工、地质、采掘等部门。
2.土建方面的应用给水方面排灌工程方面水工建筑物建筑施工方面三、渗流问题确定渗流量：如确定通过闸坝地基或井等的渗流流量。
确定渗流浸润线的位置：如确定土坝坝体内的浸润线以及从井中抽水所形成的地下水面线的位置。
确定渗流压力：如确定渗流作用于闸坝底面上的压力。
估计渗流对土壤的破坏作用：计算渗流流速，估计发生渗流破坏的可能性，以便采取防止渗流破坏的措施。
四、土壤的水力特性不均匀系数：（12-1）式中：d60，d10——土壤颗粒经过筛分时分别有60%，10%重的颗粒能通过筛孔直径。
孔隙率n：是指单位总体积中孔隙所占的体积，。
沙质土：n=0.35~0.45；天然粘土、淤泥：n=0.4-0.6。
1.透水性透水性（hydraulic permeability）：是指土或岩石允许水透过本身的性能。
通常用渗透系数k来衡量，k值越大，表示透水性能越强。
均质土壤（homogeneous soil）：是指渗流中在同一方向上各处透水性能都一样的土壤。
非均质土壤（heterogeneous soil）：是指渗流中在同一方向上各处透水性能不一样的土壤。
1各向同性土壤（isotropic soil）：是指各个方向透水性都一样的土壤。
各向异性土壤（anisotropic soil）：是指各个方向透水性不一样的土壤。
2.容水度容水度（storativity）：是指土壤能容纳的最大水体积与土壤总体积之比，数值与土壤孔隙率相等。
3.持水度持水度（retention capacity）：是指在重力作用下仍能保持的水体积与土的总体积之比。
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1-1断面平均流速
1 A
udA k dH
A
ds
uA
上式就是著名的杜比公式，系法国学者杜比于1857年 首先推导出来。
19
2、杜比（J.Dupuit）公式的意义
杜比公式表明：在渐变 渗流中，过水断面上各点 的流速相等，等于断面平 均流速。但不同过水断面 上流速大小则是不相等的。
达西公式表明在均质孔隙介质中渗流流速与水力 坡度的一次方成比例并与土的性质有关，此即为 著名的达西定律，也称为渗流线性定律。
11
二、达西定律的适用条件
水头损失和流速一次方成比例，乃是液体作层流运动 所遵循的规律，由此可见达西定律只能适用于层流渗流。
渗流流态的判别
式中， 为土颗粒级配曲线上比它小粒径占全部土重的
由于地层广阔，地下明槽的渗流常按一维流动
处理，并将过水断面简化为宽阔的矩形断面，
此时A0 。h0 若令 h，则
Ah
h0
dh h0d
将其代入微分方程化简整理可得
ds h0d h0 d h0 (1 1 )d i(1 1 ) i 1 i 1
式式中对中，上，式积，分，可得 。。 1
以及空隙介质的特性。不同空隙介质的渗透系数是不同的。
渗透系数是一个有因次的物理量 [k] =[v]
渗透系数k值是反映土的渗流特性的一个综合指标，常用以下 几种方法获得：
1、经验法 2、室内测定法 3、野外测定法
13
土的渗透系数参考值
土名 粘土 亚粘土 轻亚粘土 黄土 粉砂 细沙 中砂 均质中砂 粗砂 均质粗砂 圆砾 卵石 无填充物卵石 稍有裂隙岩石 裂隙多的岩石
ds
浸润曲线以N——N线为渐近线。
2、正坡浸润曲线的定量计算
水力学各种计算
计算方法说明明渠均匀流求正常水深程序是针对棱柱体明渠（过水断面为对称梯形或矩形）恒定均匀流，已知河床底坡i ，河床糙率n,过水断面形状（b,m ），流量Q ，求解正常水深h 0。
明渠断面示意图按照谢才公式：Ri CA =Q谢才系数：611R n=C过水断面面积：h mh b A )(+= 湿周：212m h b ++=χ 水力半径：χ/A R =由此解得正常水深：)/()12()(04.0203.0220mh b m h b iQ n +++=h算法：采用迭代法求解非线性代数方程。
1. 正常水深的迭代方程为：)/()12()(04.0203.02201n n n mh b m h b iQ n h +++=+；2.假设。
进行迭代求解h ； m h 0.100=....321000h h ⇒⇒3.迭代结束的判断依据为ε<Q Q Q /|-计算|，ε为一个小值。
求临界水深程序是针对棱柱体明渠（过水断面为对称梯形或矩形）恒定均匀流，已知过水断面形状（b,m ），流量Q ，动能校正系数α，求解临界水深hc 。
明渠断面示意图临界水深公式：0132=−=c c s B gA Q dh dE α其中，――断面单位能量。
s E 由此可得：cc B A g Q 32=α过水断面面积：h mh b A )(+= 水面宽度：mh b B 2+=由此解得临界水深： 3132])/()2()/[(c c c mh b mh b g Q h ++×=算法：采用迭代法求解非线性代数方程。
1. 临界水深的迭代方程为：3132])/()2()/[(1n n n c c c mh b mh b g Q h ++×=+； 2.假设。
进行迭代求解h ；m h c 0.10=....321c c c h h ⇒⇒3.迭代结束的判断依据为ε<+n n n c c c h h h /|1－|并且ε<++11/|n n n c c c h h h －|，ε为一个小值。
武大水力学教材第7章
第七章明渠恒定非均匀流由于产生明渠均匀流的条件非常严格，自然界中的水流条件很难满足，故实际中的人工渠道或天然河道中的水流绝大多数是非均匀流。
明渠非均匀流的特点是底坡线、水面线、总水头线彼此互不平行(如图7-1所示)。
产生明渠非均匀流的原因很多，例如明渠横断面的几何形状或尺寸的沿流程改变，粗糙度或底坡沿流程改变，在明渠中修建水工建筑物(闸、桥梁、涵洞等)，都能使明渠水流发生非均匀流。
明渠非均匀流中也存在渐变流和急变流，若流线是接近于相互平行的直线，或流线间夹角很小、流线的曲率半径很大，这种水流称为明渠非均匀渐变流。
反之，则为明渠非均匀急变流。
图7-1本章首先分析和讨论明渠非均匀流的一些基本概念和明渠急变流(水跃和水跌)，然后讨论明渠非均匀渐变流水深(或水位)沿程变化的基本方程，最后着重研究水面曲线变化规律，并进行水面线计算。
而本章的重点是明渠非均匀流中水面曲线变化的规律及其计算方法。
在实际工程中，例如，在桥渡勘测设计时，为了预计建桥后墩台对河流的影响，便需算出桥址附近的水位标高；在河渠上修建水电站，为了确定由于水位抬高所造成的水库淹没范围，亦要进行水面曲线的计算。
因明渠非均匀流的水深沿程变化，即h=f(s)，为了不致引起混乱，将明渠均匀流的水深称为正常水深，以h0表示。
§7-1 明渠水流的三种流态明渠水流有的比较平缓，象灌溉渠道中的水流和平原地区江河中的流动。
如果在明渠水流中有一障碍物，便可观察到障碍物上水深降低，障碍物前水位壅高能逆流上传到较远的地方(见图7-2a)；而明渠水流有的则非常湍急，像山区河道中的水流，过坝下溢的水流，跌水、瀑布和险滩地的水流。
如遇障碍物仅在石块附近隆起，障碍物上水深增加，障碍物干扰的影响不能问上游传播(见图7-2b)。
上述两种情况表明，明渠水流存在两种不同的流态。
它们对于所产生的干扰波(Disturbance Wave)的传播，有着不同的影响。
障碍物的存在可视为对水流发生的干扰，下面分析干扰波在明渠中传播的特点。
水力学 第十章课后题答案
h1 h0
h0为均匀流正常水深，代入得
is
h2
h1
2.3h0
lg
h2 h1
h0 h0
即
h0
lg
h2 h1
h0 h0
1 2.3
is
h2
h1
1 2.3
0.0025
500
4
3
0.1087
由试算得h0 0.695m
河道单宽流量q=Kih0 0.005 0.0025 0.695 0.868cm2 / s m
*
*
*
思考题
10.4 何谓渗透系数？它的物理意义是什么？怎么确定渗透系数值？ 答：渗透系数为反应土的透水性质的比例系数，渗透系数K是综合反映土体渗透能 力的一个指标，其数值的正确确定对渗透计算有着非常重要的意义。影响渗透 系数大小的因素很多,主要取决于土体颗粒的形状、大小、不均匀系数和水的粘 滞性等，要建立计算渗透系数K的精确理论公式比较困难，通常可通过试验方法 (包括实验室测定法和现场测定法)或经验估算法来确定K值。
代入题给已知数据
R=3000(H h0 ) K 3000(8 3) 0.00001 56.92
Q=K H2 h02 56.92
=0.000298m3
/
s
r0
0.1
井水水位与出水量关系，可按上边计算式列表计算于下。
h0 R
3 47.43
10.5 什么叫浸润线，浸润线的基本微分方程形式是什么？ 答：地下河槽水流的自由表面称为浸润面，其非均匀流动的水面曲线称为浸润线。 10.22。
10.3 什么叫普通完全井，什么叫不完全井？写出普通井浸润曲线方程。 答：在地表的无压透水层中所开掘的井为普通井，若井底直达不透水层称为普通完 全井，若未达不透水层则为不完全井。10.38。
(整理)水力学计算说明书
水力学实训设计计算书指导老师：柴华前言水力学是一门重要的技术基础课，它以水为主要对象研究流体运动的规律以及流体与边界的相互作用，是高等学校许多理工科专业的必修课。
在自然界中，与流体运动关联的力学问题是很普遍的，所以水力学和流体力学在许多工程领域有着广泛的应用。
水利工程、土建工程、机械工程、环境工程、热能工程、化学工程、港口、船舶与海洋工程等专业都将水力学或流体力学作为必修课之一。
水力学课程的理论性强，同时又有明确的工程应用背景。
它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。
课程教学的主要任务是使学生掌握水力学的基本概念、基本理论和解决水力学问题的基本方法，具备一定的实验技能，为后续课程的学习打好基础，培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。
水是与我们关系最密切的物质，人类的繁衍生息、社会的进化发展都是与水“唇齿相依、休戚相关”的。
综观所有人类文明，几乎都是伴着河、海而生的通过学习和实训，应用水力学知识，为以后的生活做下完美的铺垫。
任务二：分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气所增加的水深，算出陡坡段边墙高。
边墙高按设计洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面线。
任务三：绘制正常水位到汛前限制水位~相对开度~下泄流量的关系曲线；绘制汛前限制水位以上的水库水位~下泄流量的关系曲线。
任务四：溢洪道消力池深、池长计算：或挑距长度、冲刷坑深度和后坡校核计算任务二：分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气所增加的水深，算出陡坡段边墙高。
边墙高按设计洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面线。
1.根据100年一遇洪水设计，已知驼峰堰上游水位25.20，堰顶高程18.70，堰底高程为17.45，计算下游收缩断面水深h C，P=18.70-17.45=1.25m H=25.20-18.70=6.5mP/H=1.25÷6.5=0.19<0.8 为自由出流m=0.32+0.171(P/H)^0.657=0.442设H=H，由资料可知溢洪道共两孔，每孔净宽10米，闸墩头为圆形，敦厚2米，边墩围半圆形，混凝土糙率为0.014.故查表可得：ζ0=0.45 ζk=0.7ε=1-0.2（ζk+（n-1）ζ0）×H0/nb=0.92 H=（q/（εm（2g）^0.5））^2/3=6.77mE0=P+H0=6.77+1.25=8.02m查表的：流速系数ψ=0.94根据公式E 0=h c +q 2/2g φ2hc 2，可求出h c =3.63m q=Q/B=633.8÷22=31.69m 3/s 则其共轭水深：h c ”= h c ((1+8q 2/g h c 3)1/2-1)=5.92m水跃发生位置Lj=6.9(h c ”- h c )=6.9×(5.92-3.29)=18.15m>5m,故不发生水跃。
水利工程设计常用计算公式
水利工程设计常用计算公式水利常用专业计算公式一、枢纽建筑物计算1、进水闸进水流量计算：Q=B0δεm（2gH03）1/2式中：m —堰流流量系数ε—堰流侧收缩系数2、明渠恒定均匀流的基本公式如下：流速公式：u＝RiC流量公式Q＝Au＝A RiC流量模数K＝A RC式中：C—谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即C ＝6/1n 1RR —水力半径（m ）； i —渠道纵坡；A —过水断面面积（m 2）；n —曼宁粗糙系数，其值按SL 18确定。
3、水电站引水渠道中的水流为缓流。
水面线以a1型壅水曲线和b1型落水曲线最为常见。
求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。
逐段试算法的基本公式为△x=f21112222i -i 2g v a h 2g v a h ???? ??+-???? ??+式中：△x ——流段长度（m ）；g ——重力加速度（m/s 2）；h 1、h 2——分别为流段上游和下游断面的水深（m ）； v 1、v 2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s ）；a 1、a 2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；f i ——流段的平均水里坡降，一般可采用+=-2f 1f -f i i 21i 或+=?=3/4222224/312121f f v n R v n 21x h i R 式中：h f ——△x 段的水头损失（m ）； n 1、n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n 1=n 2=n ； R 1、R 2——分别为上、下游断面的水力半径（m ）；A 1、A 2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）； 4、各项水头损失的计算如下：（1）沿程水头损失的计算公式为+?=3/4222223/412121f v n v n 2x h R R （2）渐变段的水头损失，当断面渐缩变化时，水头损失计算公式为：L f 2122c f c i g 2v g 2v f h h h -+-=+=ω5、前池虹吸式进水口的设计公式（1）吼道断面的宽高比：b 0/h 0=1.5—2.5；（2）吼道中心半径与吼道高之比：r 0/h 0=1.5—2.5；（3）进口断面面积与吼道断面面积之比：A 1/A 0=2—2.5；（4）吼道断面面积与压力管道面积之比：A 0/A M =1—1.65；（5）吼道断面底部高程（b 点）在前池正常水位以上的超高值：△z=0.1m —0.2m ；（6）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比：l/P=0.7—0.9；6、最大负压值出现在吼道断面定点a 处，a 点的最大负压值按下式确定：γανp*w 200a h g2h h -+++Z +?Z =∑、B式中：Z —前池内正常水位与最低水位之间的高差（m ）；h 0—吼道断面高度（m ）；∑wh—从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m ）；γ/p *—因法向加速度所产生的附加压强水头（m ）。
水利常用计算公式
水利常用计算公式1.水力学公式1.1.流量计算公式流量（Q）是水力学中最基本的参数之一，常用公式如下：1.1.1.泊松公式：Q=A×V其中，Q表示流量，A表示流量截面的面积，V表示流速。
该公式适用于流量截面形状恒定且流速均匀的情况，如水流在河道中的流量计算。
1.1.2.曼宁公式：Q=(1/n)×A×R^(2/3)×S^(1/2)其中，n为河道粗糙系数，A为流量截面面积，R为湿周长，S为水流水面倾斜度。
该公式适用于流量截面形状和流速都不均匀的情况，如河道中流速梯度较大的情况。
1.2.水头损失计算公式在水利工程中，水流经过管道或河道时会产生水头损失。
以下是常用的水头损失计算公式：1.2.1.管道水头损失：h_f=λ×(L/D)×(V^2/2g)其中，h_f为单位长度的水头损失，λ为管道阻力系数，L为管道长度，D为管道直径，V为水流速度，g为重力加速度。
该公式适用于水流通过管道时的水头损失计算。
1.2.2.河道水头损失：h_f=(1/2g)×(V_1^2-V_2^2)+((P_1-P_2)/γ)其中，h_f为单位长度的水头损失，V_1和V_2分别为河道中的两个断面的流速，P_1和P_2分别为两个断面的压力，γ为水的比重。
该公式适用于河道中的水头损失计算。
2.水文学公式2.1.降雨径流计算公式降雨径流计算是水文学中的重要内容，常用公式如下：2.1.1.线性水文模型：Q=P×C其中，Q为径流流量，P为降雨量，C为产流系数。
该公式适用于单位面积均匀降雨条件下的径流计算。
2.1.2.单位线法：Q=P×I×A其中，Q为径流流量，P为降雨量，I为降雨强度，A为流域面积。
该公式适用于单位面积非均匀降雨条件下的径流计算。
2.2.洪水计算公式洪水计算是水文学中的重要内容，常用公式如下：2.2.1.经验公式：Q=c×A^b其中，Q为洪水流量，A为流域面积，c和b为经验参数。
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h1h2i L0k340.0025500m0.05 h0过渡L q0.010.002882401.15280.000001250.020.005781402.31230.00000250.030.008696403.47850.000003750.040.011629404.65160.0000050.050.014579405.83170.000006250.060.017547407.01860.00000750.070.020532408.21260.000008750.080.023534409.41370.000010.090.026555410.62190.000011250.10.029593411.83730.00001250.110.03265413.060.000013750.120.035725414.29010.0000150.130.038819415.52760.000016250.140.041931416.77250.00001750.150.045062418.0250.000018750.160.048213419.28510.000020.170.051382420.55290.000021250.180.054571421.82840.00002250.190.05778423.11180.000023750.20.061008424.40310.0000250.210.064256425.70240.000026250.220.067524427.00970.00002750.230.070813428.32510.000028750.240.074122429.64880.000030.250.077452430.98070.000031250.260.080802432.3210.00003250.270.084174433.66970.000033750.280.087567435.02690.0000350.290.090982436.39280.000036250.30.094418437.76730.00003750.310.097876439.15060.000038750.320.101357440.54270.000040.330.104859441.94380.000041250.340.108385443.35390.00004250.350.111933444.77310.000043750.360.115504446.20160.0000450.370.119098447.63930.000046250.380.122716449.08640.00004750.390.126357450.5430.000048750.40.130023452.00910.000050.410.133712453.4850.000051250.420.137426454.97050.00005250.430.141165456.4660.000053750.440.144929457.97140.0000550.450.148717459.48690.000056250.460.152531461.01260.00005750.470.156371462.54850.000058750.480.160237464.09480.000060.510.171992468.7970.00006375 0.520.175965470.38580.000065 0.530.179964471.98560.00006625 0.540.183991473.59640.0000675 0.550.188046475.21840.00006875 0.560.192129476.85170.00007 0.570.196241478.49630.00007125 0.580.200381480.15250.0000725 0.590.204551481.82020.00007375 0.60.208749483.49980.000075 0.610.212978485.19120.00007625 0.620.217236486.89460.0000775 0.630.221525488.61010.00007875 0.640.225845490.3380.00008 0.650.230196492.07820.00008125 0.660.234577493.8310.0000825 0.670.238991495.59640.00008375 0.680.243437497.37470.000085 0.690.247915499.16590.00008625 0.70.252426500.97030.0000875 0.710.25697502.78780.00008875 0.720.261547504.61880.00009 0.730.266158506.46330.00009125 0.740.270804508.32150.0000925 0.750.275484510.19360.00009375 0.760.280199512.07970.000095 0.770.28495513.97990.00009625 0.780.289736515.89450.0000975 0.790.294559517.82360.00009875 0.80.299418519.76730.0001 0.810.304315521.72590.00010125 0.820.309249523.69940.0001025 0.830.31422525.68820.00010375 0.840.319231527.69230.000105 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