第一课水面曲线分析定

1.渐变流水面曲线的分区
a区:在N-N线和K-K线之上的区域 b区:在N-N线和K-K线之间的区域 c区:在N-N线和K-K线之下的区域
2.渐变流水面曲线的底坡类型
1——缓坡 2——陡坡 3——临界坡 0——平坡 ’——逆坡
棱柱体明渠恒定渐变流水面曲线的十二种类型
i>0 i<ik ,h0>hk
N
a1
0 i ik
c1：
dh ds
0
壅水曲线
上游端水深最小，受来流条件控制。
dh

i
1

K0 K
2

ds 1 Fr2
下游端
h hK ,
dh
Kds
定，值
有与K-K线正交的趋势。
0 i ik
0 i ik 0 i ik
棱柱体明渠恒定渐变流 12种水面曲线的型式
K
b1
ｃ１
缓坡—1
i>0 i>ik h0<hk
K
ａ２
NN
ｂ２
K
K
ｃ２
N
陡坡—2
i>0 i=ik h0=hk
N(K)
a3
K
ｃ３
N(K)
i=0 ｂ０
ｃ０
临界坡—3
平坡—0
i<0
K
ｂ'
K
K
ｃ'
逆坡— ’
三、以缓坡明渠为例，定性分析水面曲线变化规律
dh

i

Q2 K2
ds 1 Fr2
Q K0 i
dh ds
2.除了a3及C3外的其它水面曲线，当水深h趋近于h0时，水面曲线以N-N为渐近线;当 水深h趋近于hk时，水面曲线趋向于与k-k线正交。当水深趋于无穷大时，水面线渐 趋水平．
3. 对于a3及C3两种水面曲线，当水深h趋近于h0 即hk时，水面线渐趋水平． 4.当渠道足够长时，在距非均匀流足够远处，水流将形成均匀流，水深即为h0，水面 线为Ｎ－Ｎ线．
前面相关内容回顾
1.明渠非均匀渐变流水力现象类型 壅水： (dh/ds)>0 ，水深沿程逐渐增加 降水： (dh/ds)<0 ，水深沿程逐渐减小
3
1
2
2.明渠底坡 类型
i0
顺坡
i0
平坡
i0
逆坡
缓坡
0 i ik
i ik
临界坡
i ik
陡坡
3.明渠水流状态的判别
水流状态 判别指标
0 i ik 0 i ik
b1：
Baidu Nhomakorabea
dh 0 ds
降水曲线
dh

i
1


K0 K
2

ds
1 Fr 2
上游端
h h0 ,
dKh
ds
0K0，水面线以N-N线为渐近线；
下游端 h hK , ddKhs 定，值 有与K-K线正交的趋势。
0 i ik
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补充：六、棱柱形变坡渠道水面曲线的衔接要点
１.凡是由缓流向急流过渡以跌水相接； ２.凡是由急流向缓流过渡以水跃相接； ３.缓流至缓流，在上游段完成水面曲线过渡，下游
段Ｎ－Ｎ线即水面线； ４.急流至急流，在下游段完成水面曲线过渡，上游
段Ｎ－Ｎ线即水面线；

i
1

1
K0 2 K Fr 2
a ： 1
dh 0 ds
壅水曲线
dh

i
1

K0 K
2

ds
1 Fr 2
上游端
h

h0 ,
dKh
ds
0K，0 水面线以N-N线为渐近线；
下游端 h , Kdhi ，即水面线是水平线。
ds
0 i ik
2、用铅垂线将渠道分段，绘出渠道各段临界水深K-K线和正 常水深N-N线，将渠道流动空间分区； 3、选择已知水深的断面作为控制断面；
4、由控制断面处的已知水深确定所在流区的水面线型 式，并标明水面线类型。
补充：
五、棱柱体明渠恒定渐变流12种水面曲线的共同特点
1.所有位于a区和c区的水面线都是壅水曲线，所有位于b区的水面曲线都是降水曲线。
欢迎大家提问！
思考题：
棱柱体明渠恒定渐变流12种 水面曲线的分区方法。
四、底坡改变处恒定非均匀流水面曲线的定性分析
【例6.4】 试讨论分析如图所示两段断面尺寸及糙率均相同的 长直棱柱体明渠，由于底坡变化所引起渠中恒定非均匀流水面线
的变化形式。已知上游及下游渠道底坡均为缓坡，且i2>i1。
定性分析基本步骤： 1、首先看渠道、水流是否满足定性分析的前提条件；
Fr hk ik（均匀流）
Vw
缓流
Fr<1 h>hk i<ik V<Vw
临界流
Fr=1 h=hk i=ik V=Vw
急流
Fr>1 h<hk i>ik V>Vw
dEs/dh dEs/dh>0 dEs/dh= 0 dEs/dh<0
二、棱柱体明渠恒定非均匀渐变流水面曲线类型：
K-K线:临界水深(hK)线 N-N线:正常水深(h0)线