明渠水流有哪三种流态

思考题

6.1明渠水流有哪三种流态，是如何定义的，判别

标准是什么？

6.2急流、缓流、临界流各有哪些特点？

6.3弗劳德数的物理意义是什么？为什么可以用它

来判别明渠水流的流态?

6.4什么叫断面比能？它与断面

单位重量液体的总能量E有何区别？

6.5何谓断面比能曲线？比能曲

线有哪些特征？

6.6若渠道断面形状，尺寸一定，

恩6 5 只使得流量比原来的流量Q,增大为

Q2（即Q2 Q i ），试在同一图上绘出比

能曲线，比较哪一个的临界水深大;

如果只增大底坡，h K又怎样变化?

6.7陡坡、缓坡、临界坡是怎样定义的？如何判别渠道

坡度的陡缓?

6.8缓坡渠道只能产生缓流，陡坡渠道只能产生急流，对吗？缓流或急流为均匀流时,

只能分别在缓坡或陡坡上发生，对吗?

习题

6.1一矩形断面渠道b为3 m , Q 为4.8 m3/s , n为0.022 , i为0.0005。试求：

(1 )水流作均匀流时微波波速；

(2 )水流作均匀流时的弗劳德数；

(3 )从不同角度判别明渠水流流态。

6.2一梯形断面渠道,b为8 m,m为1,n为0.014, i为0.0015 ;当流量分别为Q!= 8 m3/s, Q2= 16 m3/s 时。求:

(1 )用试算法计算流量为Q1时临界水深；

(2 )用图解法计算流量为Q2时临界水深；

(3 )流量为Q1及Q2时，判别明渠水流作均匀流的流态。

6.3有一无压圆管，管径d为4 m ,流量Q为15.3 m3/s时，均匀流水深h0为3 .25 m。试求：

(1 )临界水深；

(2 )临界流速；

(3 )微波波速；

(4 )判别均匀流时流态。

6.4证明：当断面比能E S以及渠道断面形式、尺寸( b,m ) 一定时，最大流量相

应的水深是临界水深。

6 .5 一矩形渠道b为5 m , n为0.015 , i为0.003 ;试计算该明渠在通过流量Q = 10 m3/s时的临界底坡，并判别渠道是缓坡或陡坡。

6.6试分析并定性绘出图中三种底坡变化情况时，上下游渠道水面线的形式。已知上

下游渠道断面形状、尺寸及粗糙系数均相同并为长直棱柱体明渠。

W K

6.7上、下游断面形状尺寸与粗糙系数均相同的直线渠道，上游为平底，下游为陡坡。

在平底渠段设有平板闸门，已知闸孔开度e小于临界水深，闸门至底坡转折处的距离为L，试问当L的大小变化时，闸门下游渠中水面线可能会出现哪些形式？

6.8如图所示三段底坡不等的直线明渠，各段渠道断面形状、尺寸及粗糙系数均相同

上、下渠道可视为无限长，中间段渠道长度为I，试分析当中段渠道长度I变化时渠中水面线可能出现哪些形式？

6.11 一矩形断面明渠,

b 为8 rn , n 为0.025 , i 为0.000 75，当通过流量 Q 为50 m 3/s 时，已知渠末断面水深

h 2为5.5m,试问上游水深 h 1为4.2m 的断面距渠末断面的距

离为多少? 6.12在矩形平底渠道上 ，装有控制闸门，闸孔通过流量为 12.7 m 3

/s ，收缩断面水深 h c 为0.5 m ，渠宽 b 为3.5 m , n 为0.012，平底渠道后面接一陡坡渠道，若要求坡度转折处水 深为临界水深 h K

，试问收缩断面至坡度转折处之间的距离为多少?

题6 E

6.9 有一梯形断面渠道，底宽b 为6 m ，边坡系数 m 为2，底坡i 为0.0016, n

为 0.025，当通过流量 Q 为10 m 3/s 时，渠道末端水深 h 为1.5 m 。计算并绘制水面曲线。

6.10 有一长直的棱柱体渠道，设有两平板闸门。当通过某一流量时渠中正常水深为 h 。、临界水深 h K ，各闸门的开度如图所示，试绘出各段渠道水面曲线的形式。

6.13平底矩形渠道后，紧接一直线收缩的变宽陡槽，断面仍为矩形, 上游渠道相等，4为8 m,出口宽度b 2为4 rn ，陡槽底坡i 为0 .06, n 为0.016，槽长为100 m 。试绘出陡槽过设计流量 40 m 3

/s 时的水面线。 6.14如图所示矩形渠道设置一潜坎，试证明缓流通过潜坎时，水面要下降，而急流通 过潜坎时，水面要上升（不计损失） 。

线形式。

进口宽度 b i 与 6.15试定性分析下列流量

Q 和糙率n —定的长直棱柱体渠道中可能产生的水面曲

题 6. L4

6.16在各段都长而直的棱住体渠道中，已知流量Q,糙率n均为一定，试定性绘出F列各渠道中的水面曲线