水面曲线分析定

临界流
急流
判别指标
Fr
hk ik（均匀流） Vw dEs/dh
Fr<1
h>hk i<ik V<Vw
Fr=1
h=hk i=ik V=Vw
Fr>1
h<hk i>ik V>Vw
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 1.渐变流水面曲线的分区 N-N线:正常水深(h0)线
K NN K
a1 b1
ａ２
ｂ２
ｃ２
陡坡—2
K N
ｃ１
缓坡—1
i>0 i=ik h0=hk
a3
i=0
ｂ０ ｃ０
平坡—0
i<0
K K
N(K )
ｃ３
临界坡—3
K N(K)
ｂ'
ｃ'
逆坡— ’
K
三、以缓坡明渠为例，定性分析水面曲线变化规律
Q i 2 dh K 2 ds 1 Fr
2
Q K0 i
K0 1 dh K i 2 ds 1 Fr
0 i ik
0 i ik
c 1：
dh 0 ds
壅水曲线
上游端水深最小，受来流条件控制。
K0 1 dh K i 2 ds 1 Fr
2
dh 定值 下游端 h hK , K ， 有与K-K线正交的趋势。 ds
0 i ik
0 i ik
0 i ik
b 1：
dh 0 ds
降水曲线
K0 1 dh K i ds 1 Fr 2
2
上游端 h h0 , dh ，水面线以N-N线为渐近线； 0 K K 0 ds
下游端 h hK ,
dh K 定值 ， ds
有与K-K线正交的趋势。
2
a 1：
dh 0 ds
壅水曲线
K0 1 dh K i ds 1 Fr 2
2
dh 0 h h , K K0 上游端 ，水面线以N-N线为渐近线； 0 ds
dh h , K i ，即水面线是水平线。 下游端 ds
0 i ik
0 i ik
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；
0 Baidu Nhomakorabeai ik
棱柱体明渠恒定渐变流 12种水面曲线的型式
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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.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。
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
1 3 2
i0
顺坡 2.明渠底坡 类型 缓坡
0 i ik
i0
平坡
i ik
临界坡
i0
逆坡
i ik
陡坡
3.明渠水流状态的判别
水流状态
缓流
1、首先看渠道、水流是否满足定性分析的前提条件；
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
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 1——缓坡 2——陡坡 3——临界坡 0——平坡 ’——逆坡
2.渐变流水面曲线的底坡类型
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 K
i>0 i>ik h0<hk