5.明渠恒定均匀流
水力学-第5章 明渠恒定均匀流1115
通过复式断面渠道的流量，应为通过各部分流量的总和， 通过复式断面渠道的流量，应为通过各部分流量的总和，
Q = ( KⅠ + KⅡ + L + K n ) i = (∑ K i ) i7 一复式断面如图，已知bⅠ与bⅢ为6m， 一复式断面如图，已知b 6m， 10m； 1.8m； 均为1.5 1.5， bⅡ为10m；hⅠ与hⅢ为1.8m；mⅠ与mⅢ均为1.5， 2.0； 0.02及 0.0002． mⅡ为2.0；n为0.02及i为0.0002．求Q及v．
例5.6
5.6粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算 5.6粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算 5.6.1 断面周界上的粗糙度不同的明渠均 匀流的水力计算
当渠道底部的粗糙系数小于侧壁的粗糙系数时， 当渠道底部的粗糙系数小于侧壁的粗糙系数时，按照下式计算
nr =
2 n12 X 1 + n 2 X 2 X1 + X 2
A 54.37m2 R= = = 1.38m χ 39.41m
C= 1 (1.38)1/ 6 m1/ 2 / s = 35.17m1/ 2 / s 0.03 1 = 27.9m3 / s 6500
Q = AC Ri = (54.37m2 ) × (35.17m1/ 2 / s) (1.38m) × Q 27.9m3 / s υ= = = 0.51m / s > υ′′ = 0.5m / s 2 A 54.37m
（2）计算 h 为 1.5 m 时，渠道通过的流量并校核 淤积。 时的断面水力要素： 淤积。计算 h = 1.5 m 时的断面水力要素：
A = (b + mh)h = (34m +1.5×1.5m) ×1.5m = 54.37m2
第六章：明渠恒定均匀流
5
三、渠道的底坡
底坡i——渠道底部沿程单位长度的降低值。
i z l sin tg z l
平坡（Horizontal Bed） ：i=0，明槽槽底高程沿程不变。 正坡（Downhill Slope） ： i>0，明槽槽底沿程降低。 逆坡（Adverse Slope）： i<0，明槽槽底沿程增高。
P 2 C
2 2
2
P 3 C3
2
P n1 P n2 P n3 1 2 3 P P P 1 2 3 RJ
2
24
第八节 U形与圆形断面渠道正常水深的迭代计算
一、U形渠道正常水深迭代公式
水力要素如下：
h
2
2r 1 m
1 2
2
A= X= B=
m 2 hm r ( 1 m
2
r (
2
m 1 m
2
)
mh
当Q
Qc
时， h
a
，迭代求 h ，h
a h
，
（
当Q
a r (1 cos )
）。
，计算正常水深过程与圆形过水断
29
Qc
时， h
a
面相同。
二、圆形无压管流计算的基本公式
过水断面面积：
A
d
4
2 2
2 d 4
9
第三节 明渠均匀流的计算公式
一、明渠均匀流水力计算的基本公式
连续性方程： 谢才公式：
Q Av v C RJ C Ri
Q A0v 0 A0C0 R0i K 0 i
式中： R——水力半径（m），R=A/X；
水利课件第五章明渠恒定均匀流
工程应用前景展望
THANKS
感谢您的观看。
恒定均匀流的条件
在梯形明渠中，要实现恒定均匀流，同样需要满足水流连续性方程和能量守恒方程。
实例分析
通过给定的梯形明渠尺寸、糙率、流量等参数，可以计算出水深、流速、过水断面面积等水力要素，并分析水流特性。与矩形明渠相比，梯形明渠的水力计算更为复杂。
实例二：梯形明渠恒定均匀流
实例三：复杂形状明渠恒定均匀流
实验数据处理与分析方法
06
CHAPTER
明渠恒定均匀流在工程应用中的意义与价值
明渠恒定均匀流是水利工程中常见的流动状态，具有稳定的流动特性和水力要素。
在实际工程中，明渠恒定均匀流被广泛应用于渠道、堤防、水库等水利设施的规划、设计和运行中。
掌握明渠恒定均匀流的基本原理和计算方法，对于水利工程师来说具有重要意义。
明渠恒定均匀流特点
02
CHAPTER
明渠恒定均匀流基本方程
表示明渠中水流的质量守恒，即单位时间内流入和流出控制体的质量差等于控制体内质量的变化率。
A1v1=A2v2，其中A为过水断面面积，v为断面平均流速。
连续方程
连续性方程的表达形式
连续性方程的物理意义
动量方程的物理意义
表示明渠中水流的动量守恒，即单位时间内流入和流出控制体的动量差等于作用在控制体上的外力之和。
确定渠道底坡、糙率和横断面形状、尺寸等参数。
根据已知的水位或流量，利用水力学公式计算水面线。
绘制水面线图，表示不同位置的水面高程。
（5）--明渠恒定均匀流试卷及解答
项目四自我测验1、明渠水流有什么特点？什么叫渠道允许流速？解：1.具有自由表面，自由表面上个点压强均等于大气压强（相对压强为零），在重力作用下流动。
2.渠道允许流速包括：不冲允许流速V 不冲和不淤允许流速V 不淤。
不允许流速V 不冲：渠道免遭冲刷破坏的最大限制流速。
不淤允许流速V 不淤：保证渠中水流所挟的泥沙不淤积的最小流速。
3、写出明渠恒定均匀流公式，并解释式中各项的意义。
解:明渠恒定均匀流公式：=Q 其中161C Rn=，A R c=.Q 为设计流量3m s ；R 为水力半径m ；A 为过水断面面积2m ；c 为湿周m ；C 为谢才系数；n 为粗糙系数；i 为底坡.3、一梯形混凝土渠道，按均匀流设计。
现已知通过的流量s m Q 335=，底宽m b 8=，边坡系数5.1=m ，粗糙系数0125.0=n ，底坡0012.0=i 。
试求保证超高m h 3.0=∆时渠堤的高度。
解：由0.611 3.053a m == ， 2 2.6672b a m==对于梯形过水断面，根据过水断面面积、湿周的关系可得到如下：02h a =-代入相关数据，可知：0 2.667h =-设1 2.0h m =代入上式得：2 1.356h m=重复上述过程：31.283h m =，4 1.274h m =，5 1.272h m =，6 1.273h m =，有上述一系列数据可知：0 1.274h m=又由超高：0.3h m∆=可知：0 1.573h h h m =+∆= ，即渠堤高度为1.573m4、一梯形土质灌溉渠道，按均匀流设计。
根据渠道等级、土质情况确定渠道的底坡001.0=i ，边坡系数5.1=m ，粗糙系数025.0=n ，渠道设计流量s m Q 32.4=，并选定水深m h 1=。
试设计渠道的底宽b 。
解：因其是梯形土质灌溉渠道，可知：A bhb==2 3.606b bc =+=+那么： 3.606A b R b c ==+又由：1616140()3.606b C R n b ==+由公式：Q =，代入相关数据可知：11624.2400.0323.606 3.606b b b b b ����=�������++���� 解方程可知：()2535.32 3.606b b +=ﾴ通过试算和四舍五入，可知： 4.8bm= 即：设计的渠道底宽4.8m5、在坚固的黄土中开挖梯形断面的渠道。
水力学基础课件——第五章 明渠恒定均匀流
A
(b mh)h
R
x b 2h 1 m2
第五章 明渠恒定均匀流
二、明渠的底坡 底坡：明渠渠底倾斜的程度称为底坡。以符号i表
示，i等于渠底线与水平线夹角口的正弦即i＝Sinθ。 明渠有三种底坡：顺坡、平坡和逆坡
第五章 明渠恒定均匀流
➢顺坡： i>0，明槽槽底沿程降低者称为正坡或顺坡。 ➢平坡： i=0，明槽槽底高程沿程不变者称为平坡。 ➢逆坡： i<0，明槽槽底沿程增高者称为反坡或逆坡。
第五章 明渠恒定均匀流
5.1 明渠的类型及其对水流运动的影响
明渠的渠身及其沿流动方向的倾斜程度( 称作底坡 )， 是水流边界的几何条件。一定形式的边界几何条件，给 予水流运动一定的影响。所以为了了解水流运动的特征， 必须先对影响明渠水流运动的边界几何条件进行分析。
第五章 明渠恒定均匀流
一、明渠的横断面 人工明渠的横断面，通常作成对称的几何形状。例如
二、允许流速
允许流速是为了保持渠道安全稳定运行在流速上的限 制，包括不冲流速、不淤流速和其它运行管理要求的流 速限制。在实际明渠均匀流计算中必须结合工程要求进 行校核。
第五章 明渠恒定均匀流
➢在设计中，要求渠道流速v在不冲、不淤的允许
流速范围内，即：
式中：
——不冲允许流速（m/s），根据壁面材料定。
➢ 如果您有任何问题， 请毫不犹豫地提出 !
In case of you have any question, DO NOT hesitate to ask me !
第五章 明渠恒定均匀流
5.2 明渠均匀流特性及其产生条件
一、明渠均匀流的特性： 1、均匀流过水断面的形状、尺寸沿流程不变，特别
是水深h沿程不变，这个水深也称为正常水深。 2、过水断面上的流速分布和断面平均流速沿流程不
明渠恒定均匀流
当为水力最佳断面时
可 得
校核渠中流速是否满足不冲不淤的条件： 由表查得 R ＝ 1 m 时的不冲允许流速
对所设计的水力最佳断面 则不冲允许流速
已知不淤流速 流速为
。渠中断面平均
故
所设计断面满足不冲刷不淤积的条件。
5、 明渠均匀流的水力计算
涵箱
加拿大某渠
二滩泄洪洞
红旗渠
龙羊峡导流洞
南水北调
南水北调
引渠
引渠
引渠
引渠
引渠
引渠
雨区
分类 明渠恒定流 明渠非恒定流 运动要素不随时间变化 运动要素随时间变化
V和h均沿程不变
明 渠 水 流
明渠均匀流
流线为一簇相互平行的直线 从力学的观点看，明渠均匀
流动是一种直线等速运动
1.25~1.5
1.25~1.5 0.5~1.25 0.25~0.5 0.00~0.25
圆形断面
d 水面宽度 过水面积 湿 周 θ h
水力半径
用于无压隧洞
河道横断面 河道横断面形状不规则，分主槽和滩地两部分
枯水期：水流过主槽 丰水期：水流过主槽和滩地
主 槽
滩地
常见的过水断面的水力要素
表5-2
断面形状
1 d 2
d sin 1 4
*式中 以弧度计
断面形状、尺寸及底坡沿程不变，同时又无弯曲
渠道，称为棱柱体渠道（Prismatic channel）。否则
为非棱柱体渠道（Non-prismatic channel）。
二、明渠的底坡(Bottom slope)
----顺坡（Falling slope）、平坡 （Horizontal slope)和逆坡（Adverse slope) 底坡：明渠渠底倾斜的程度称为底坡。以
明渠恒定均匀流和非均匀流概述
明渠恒定均匀流和非均匀流概述1.1 明渠的分类由于过水断面形状、尺寸与底坡的变化对明渠水流运动有重要影响，因此在水力学中把明渠分为以下类型。
(1) 棱柱形渠道和非棱柱形渠道凡是断面形状及尺寸沿程不变的长直渠道，称为棱柱形渠道，否则为非棱柱形渠道。
前者的过水断面面积A 仅随水深h 变化，即A =f (h )；后者的过水断面面积不仅随水深变化，而且还随着各断面的沿程位置而变化。
(2) 顺坡(正坡)、平坡和逆坡(负坡)渠道明渠渠底线(即渠底与纵剖面的交线)上单位长度的渠底高程差，称为明渠的底坡，用i 表示。
图4-1如图4-1(a)，1-1和2-2两断面间，渠底线长度为Δs ，该两断面间渠底高程差为(a 1-a 2)=Δa ，渠底线与水平线的夹角为θ，则底坡i 为θsin 21=∆∆=∆-=sa s a a i (4-1) 当渠底坡较小时，例如θ＜6°时，可近似认为Δs ≈Δl ，则式（4-1）变为 θtan =∆∆≈∆∆=la s a i （4-2） 所以，在上述情况下，过水断面可以看作铅垂平面，水深h 可沿铅垂线方向量取。
明渠底坡可能有三种情况(如图4-2)。
渠底高程沿流程下降的，称为顺坡 (或正坡)，规定i ＞0；渠底高程沿流程保持水平的，称为平坡，i =0；渠底高程沿流程上升的，称为逆坡 (或负坡)，规定i ＜0。
明渠的横断面可以有各种各样的形状。
天然河道的横断面，通常为不规则断面。
人工渠道的横断面，可以根据要求，采用梯形、圆形、矩形等各种规则断面。
图4-21.2 明渠均匀流的特征和形成条件1.2.1明渠均匀流的特征明渠均匀流有下列特性：(1) 过水断面的形状和尺寸、流速分布、水深，沿流程都不变；(2) 总水头线、测压管水头线(在明渠水流中，就是水面线)和渠底线三者为相互平行的直线(图4-1a)，因而它们的坡度相等，即J=J p=i(4-3)1.2.2明渠均匀流的形成条件对明渠恒定均匀流，图4-1（b)，取1-1、2-2断面之间的水体作为研究对象，分析这块水体上的受力，并沿流向写动力平衡方程为P1-P2+G sinθ-T=0式中P1和P2为1-1和2-2过水断面的动水压力，G为Δs流段水体重量，T为边壁(包括岸壁和渠底)阻力。
明渠均匀流特点及试题讲解最新实用版
4. 明渠均匀流的测压管水头线就是水面线。 3．明渠均匀流是（ ）沿程保持不变。
明渠恒定均匀流中，同一流线上不同点的运动要素相等。
（√）
过水面积、水深及湿周沿程不变
B25．、.明运明渠动均要渠匀素流不均的随特时匀征间：变流化的中流动，各过水断面面积沿流程保持不变。
明渠均匀流的测压管水头线就是水面线。
水力分析与计算
明渠均匀流特点及 基础知识测试
黄河水利职业技术学院
1
明渠均匀流特点
明渠均匀流特点 （1）过水断面的形状和尺寸沿程保持不变； （2）过水断面的流速分布沿程保持不变，故断面平均流速
和流速水头沿程保持不变； （3）总水头线、水面线和渠底线相互平行，水力坡度J、
水面坡度Jp和底坡i三者相等，即J=Jp=i。
注意
过水面积、水深及湿周沿程不变
水位沿程下降 水面线为直线不是曲线，水面线就是测压管 水头线。 同一流线上不同点的流速是相等的
2
基础知识测试
判断题
明 1渠. 均明匀流渠中，恒各过定水断均面面匀积沿流流程中保持，不变同。 一流线上不同点的运动要素相等。（√）
（3）总水头线、水面线和渠底线相互平行，水力坡度J、
明渠恒定均匀流中，同p一流线上不同点的运动要素p 相等。
p
D、上述都不是
3．明渠均匀流是（ ）沿程保持不变。 A、过水面积、总水头、平均流速 B、过水面积、湿周、平均流速 C、过水面积、湿周、测压管水头 D、总能量、湿周、平均流速
答案：（B ）
4
基础知识测试
选择题
4．明渠均匀流中，任一横断面上，各点的实际流速：
A、相等
B、不相等
答案：（ B ）
C、大小相等，方向不一致 D、不确定
流体力学第六章明渠恒定均匀流
找出对应的h。 (2)h一定，求b
假定若干不同的b值，绘出Q=f(b)曲线， 找出对应的b。
(3)按梯形水力最佳断面条件，确定b和h。 确定边坡系数m，计算宽深比βm，根据
h=f(βm)得出h。 (4)已知 Q、v、i、n、m，求断面尺寸b和h。
流的汇入与分出； （3）渠道表面粗糙系数沿程不变； （4）渠道中无闸门、坝体或跳水等建筑物
对水流的干扰。
明渠均匀流的特性： （1）流线均为相互平行的直线； （2）过水断面上的流速分布、断面平均流
速沿程不变，V 2不变； 2g
（3）水面线、总水头线及底坡线三者相互 平行。
明渠均匀流的计算公式：
谢才公式：v C RJ C Ri
设计n值偏小，设计阻力偏小，断面尺寸 偏小,实际流速＜设计流速；
水力最佳断面：流量一定时过水断面最小
或者过水断面一定时流量最大。
51
Q AC
Ri
A
3i n
2
•
1
2
3
n,i,A一定时,湿周χ越小，Q越大； n,i,Q一定时,湿周χ越小，A越小。
梯形水力最佳断面： n,i,A一定时,湿周
χ最小。
dA dh
d
dh
0
0
m
R
2( A
1 m2 m) hm
m 2
§6-2 简单断面明渠均匀流的水力计算
➢ 验算渠道的输水能力：已知断面形状、 尺寸、n、i，求Q。
➢ 确定渠道底坡：已知断面形状、尺寸、n、 Q，求i。
➢ 确定渠道的断面尺寸：已知Q、i、n、m， 求断面尺寸b和h。
确定渠道的断面尺寸：
例1：某矩形断面渠道，粗糙系数
第05章明渠恒定均匀流(20121015)
Q AC Ri
A 1 R1/ 6 Ri 1 AR2/ 3i1/ 2 1 A5/ 3i1/ 2
n
n
n 2/3
第5章 明渠恒定均匀流
5.4 水力最佳断面及允许流速
1 A5 / 3i1/ 2 Q
n 2/3
(1)当n, i , A一定时, 越小，Q越大
(2)当n, i , Q一定时,
越小，A越小
5.4.2 允许流速 渠道中的流速v应小于不冲允许流速v’，以保证
渠道免遭冲刷(表5-3)；
渠道中的流速v应大于不淤流速v”，以保证水流 中悬浮的泥沙不淤积在渠道中；
对航运渠道及水电站引水渠，渠中流速还需满足 技术经济条件及应用管理方面的要求。
第5章 明渠恒定均匀流
5.4 水力最佳断面及允许流速
m已知时， 是已知的。
生变化，流线不会是平行的直线，故水流不可能形成均匀流动。
第5章 明渠恒定均匀流 5.1 明渠的类型及其对水流运动的影响
5.1.2 明渠的底坡
明渠渠底纵向倾斜的程度，用i 表示，i sin 。
i0
i0
i0
顺坡明渠 水平明渠 逆坡明渠
均匀流
第5章 明渠恒定均匀流 5.2 明渠均匀流的特性及其产生条件
本章小结
连续方程
谢才公式
Q Av
对明渠均匀流 v C RJ
J=i
Q Av AC Ri
第5章 明渠恒定均匀流
本章小结
3、水力最佳断面的概念及梯形断面水力最优宽深比条件；
(1) 概念
问题的提出： Q Av AC Ri
在通过的流量一定时，如何使过水断面面积最小？ 在面积一定情况下，如何使流量达到最大？ 符合该条件的断面，工程量最小，称水力最佳断面。
《明渠恒定均匀流 》课件
曼宁公式
总结词
曼宁公式是计算明渠恒定均匀流流速的公式，它基于 水力半径和曼宁系数来计算流速。
详细描述
曼宁公式是明渠水力学中的另一个重要公式，用于计算 明渠恒定均匀流的流速。该公式由曼宁提出，基于水力 半径和曼宁系数来计算流速。与谢才公式类似，水力半 径反映了过水断面的水力特性，而曼宁系数则反映了底 坡、糙率等渠道特性对水流的影响。通过曼宁公式可以 方便地计算出明渠恒定均匀流的流速，为研究明渠水力 学和工程应用提供了重要的依据。
详细描述
在灌溉渠道中，明渠恒定均匀流的优化对于 提高灌溉效率、减少水资源的浪费和降低灌 溉系统的维护成本具有重要意义。通过对灌 溉渠道的断面、坡度、糙率等参数进行合理 设计和优化，可以确保水流的平稳流动，提 高灌溉水的利用率和灌溉效率，同时减少对
灌溉系统的磨损和破坏，降低维护成本。
THANKS 感谢观看
阻力损失与渠道长度的关系
随着渠道长度的增加，阻力损失也会增加。这是因为水流在流动过程中会不断 克服摩擦阻力。
03 明渠恒定均匀流的流量公式
谢才公式
总结词
谢才公式是计算明渠恒定均匀流流量的公式，它基于 水力半径和谢才系数来计算流量。
详细描述
谢才公式是明渠水力学中的重要公式之一，用于计算 明渠恒定均匀流的流量。该公式由谢才提出，基于水 力半径和谢才系数来计算流量。水力半径是明渠中过 水断面面积与湿周的比值，反映了过水断面的水力特 性；谢才系数则反映了底坡、糙率等渠道特性对水流 的影响。使用谢才公式可以方便地计算出明渠恒定均 匀流的流量，为水力学研究和工程应用提供了重要的 工具。
性要求。
航道整治
航道整治是改善和维护河流、 湖泊等通航条件的工程措施。
在航道整治中，明渠恒定均匀 流理论可以用于确定整治后的 航道尺度、设计合理的航道线 形和通航建筑物等。
明渠恒定均匀流
第五章 明渠恒定均匀流第一节 概 述一．明渠水流1、明渠定义：人工渠道、天然河道、未充满水流的管道统称为明渠。
2、明渠水流是指在明渠中流动，具有显露在大气中的自由表面，水面上各点的压强都等于大气压强。
故明渠水流又称为无压流。
明渠水流的运动是在重力作用下形成的。
在流动过程中，自由水面不受固体边界的约束（这一点与管流不同），因此，在明渠中如有干扰出现，例如底坡的改变、断面尺寸的改变、粗糙系数的变化等，都会引起自由水面的位置随之升降，即水面随时空变化，这就导致了运动要素发生变化，使得明渠水流呈现出比较多的变化。
在一定流量下，由于上下游控制条件的不同，同一明渠中的水流可以形成各种不同形式的水面线。
正因为明渠水流的上边界不固定，故解决明渠水流的流动问题远比解决有压流复杂得多。
明渠水流可以是恒定流或非恒定流，也可以是均匀流或非均匀流，非均匀流也有急变流和渐变流之分。
本章首先学习恒定均匀流。
明渠恒定均匀流是一种典型的水流，其有关的理论知识是分析和研究明渠水流各种现象的基础，也是渠道断面设计的重要依据。
对明渠水流而言，当然也有层流和紊流之分，但绝大多数水流（渗流除外）为紊流，并且接近或属于紊流阻力平方区。
因此，本章及以后各章的讨论将只限于此种情况。
二、渠槽的断面形式（一）按横断面的形状分类渠道的横断面形状有很多种。
人工修建的明渠，为便于施工和管理，一般为规则断面，常见的有梯形断面、矩形断面、U 型断面等，具体的断面形式还与当地地形及筑渠材料有关。
天然河道 一般为无规则，不对称，分为主槽与滩地。
在今后的分析计算中，常用的是渠道的过水断面的几何要素，主要包括：过水断面面积A 、湿周χ、水力半径R 、水面宽度B 。
对梯形断面而言，其过水断面几何要素计算公式如下：2)()h m h mh b A +=+=β（h m m h b )12(1222++=++=βχχAR = h m mh b B )2(2+=+=β式中，b 为底宽；m 为边坡系数；h 为水深；β为宽深比，定义为h b =β（二）按横断面形状尺寸沿流程是否变化分类棱柱体明渠是指断面形状尺寸沿流程不变的长直明渠。
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明渠恒定均匀流
一、判断题
1.矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。
（）
2.水力最佳断面是指渠道壁面光滑，水流顺畅的断面。
（）
3.明渠中均匀流一定是恒定流。
（）
4.棱柱体渠道内都可以形成均匀流。
（）
5.由于明渠底坡i可以大于、等于、小于零，而明渠均匀流的水力坡度J=i，
所以明渠均匀流的水力坡度J也可以大于、等于、小于零。
（）
6.明渠均匀流一定在恒定流中才能产生。
（）
7.逆坡渠道也可以产生均匀流。
（）
8.弯曲的正坡明渠中也可以产生均匀流。
（）
9.明渠均匀流是重力沿流向的分力和阻力相平衡的流动。
（）
10.水力最佳断面是指过水断面面积一定时通过流量最大的断面。
（）
11.当矩形的水力半径等于水深时，该矩形断面即为水力最佳断面。
（）
12.横断面形状及尺寸沿流向不变的明渠称为棱柱体明渠。
（）
二、选择题
1.一梯形断面渠道，底宽b=2m，边坡系数m=1.0，明渠中的水深h=0.5m, 则湿
周 、水力半径R分别为（）
A、3.414, 0.366
B、 3.5, 0.30
C、 3.414, 0.30
D、 3.5, 0.366
2.明渠均匀流是指（）
A、速度方向不变，大小可以沿流向改变的流动
B、运动要素不随时间变化的流动
C、断面流速均匀分布的流动
D、流速大小方向沿流向不变的流动
3.在明渠中不可以发生的流动是（）
A、恒定均匀流；
B、恒定非均匀流；
C、非恒定均匀流；
D、非恒定非均匀流。
4.明渠水力最佳断面（在Q、i、n一定的条件下）是（）
A、缓流过渡到急流是的断面
B、过水断面面积最小的断面
C、Fr=1的断面
D、湿周最大的断面
5.矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于（）
A、1
B、2
C、3
D、4
6.水力最佳断面是（）
A、湿周一定，面积最大的断面
B、面积一定，湿周最小的断面
C、最低造价的断面
D、最小糙率的断面
7.梯形断面底宽4.14米，水深5米，最佳水力断面边坡系数为（）
A、1.5
B、2.0
C、1.0
D、3.5
三、简答题
1.简述明渠均匀流的特性和形成条件，从能量观点分析明渠均匀流为什么只能
发生在正坡长渠道中？
2.什么是正常水深？它的大小与哪些因素有关？
3.什么是水力最佳断面？矩形断面渠道水力最佳断面的底宽b和水深h是什么
关系？
4.什么是允许流速？为什么在明渠均匀流水力计算中要进行允许流速的校
核？
5.从明渠均匀流公式导出糙率的表达式，并说明如何测定渠道的糙率。
6.欲将产生均匀流的渠道中的流速减小，以减少冲刷，现流量保持不变，问有
几种方法可达到目的？
7.与有压管流向比，明渠水流的主要特征是什么？
8.当其它条件相同时，糙率n、底宽b或底坡i分别发生变化时，正常水深将
如何变化？
四、计算题
1.梯形断面土渠，底宽b＝3m，边坡系数m＝2，水深h=1.2m，底坡i=0.0002，
渠道受到中等养护，试求通过流量。
(3.09m3/s)
2.修建混凝土砌面(较粗糙)的矩形渠道，要求通过流量Q=9.7m3／s，底坡
i=0.001，试按水力最优断面设计断面尺寸。
(h=1.7m,b=3.4m)
3.修建梯形断面渠道，要求通过流量Q＝1m3/s，边坡系数m=1.0，底坡i=0.0022，
粗糙系数n＝0.03，试按不冲允许流速0.8m/s，设计断面尺寸。
(h=0.5m,b=2m) 4.已知一钢筋混凝土圆形排水管道，污水流量Q=0.2m3/s，底坡i＝0.005，粗糙
系数n=0.014，试确定此管道的直径。
(d=0.49m,qu0.5m)
5.钢筋混凝土圆形排水管，已知直径d＝1.0m，粗糙系数n＝0.014，底坡i=0.002，
试校核此无压管道的过流量。
(0.97m3/s)
6.一梯形土渠，按均匀流设计。
已知水深入为1.2m，底宽b为2.4m，边坡系
数m为1.5，粗糙系数n为0.025，底坡i为0.0016。
求流速v和流量Q。
(1.32m/s,0.65m3/s)
7.红旗渠某段长而顺直，渠道用浆砌条石筑成(n为0.028)，断面为矩形，渠道
按水力最佳断面设计，底宽b为8m，底坡i为而1/8000，试求通过流量。
(20.3m3/s)
8.某水库泄洪隧道，断面为圆形，直径d为8m，底坡i为0.002,粗糙系数n为
0.014,水流为无压均匀流,当洞内水深h为6.2m时,求泄洪流量。
(241.3m3/s) 9.一梯形混凝土渠道，按均匀流设计。
已知Q为35m3/s,b为8.2m,m为1.5,n
为0.012及i为0.00012,求h。
(用试算法和图解法)(2.34m)
10.某电站进水口后接一方圆形无压引水隧洞，断面尺寸如图所示，n为0．018，
i为0.0022：试求当引水流量Q为5m3/s，洞内为均匀流时的水深h。
(1.25m)
11.一梯形灌溉土质渠道，按均匀流设计。
根据渠道等级、土质情况，选定底坡
i为0.001，m为1.5，n为0.025，渠道设计流量Q为4.2m3/s，并选定水深h 为0.95m，试设计渠道的底宽b。
(3.2m)
12.某排水干渠，修建在密实的粘土地段，按均匀流设。
底坡i为1/6000,m为3，
n为0.025，h为6m，要求排泄流量Q为800m3/s,试确定底宽b,并校核渠道流速是否满足不冲流速的要求。
(b=71m,v=1.5m/s)
13.一梯形渠道，流量Q为10m3/s，底坡i为1/3000，边坡系数m为1，表面用
浆砌块石衬砌，水泥沙浆勾缝，已拟定宽深比b/h为5,求渠道的断面尺寸。
(n取0.03,b=7.8m,h=1.56m)
14.有一环山渠道的断面如图所示，水流近似为均匀流,靠山一边按1:0.5的边坡
开挖(岩石较好，n1为0.0275)，另一边为直立的浆砌块石边墙n2为0.025，底宽A为2m，底坡i为0.002，求水深为1.5m时的过水能力。
(4.6m3/s)。