文档介绍：第8章明渠恒定流
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第八章 明渠恒定流
概述
明渠:人工修建的渠道或天然形成的河道。
特征:明渠流具有自由表面,又称无压流。
恒定均匀流 √ 非恒定均匀流×
明渠均匀流产生的条件
(1) 恒定流，无支流流出或汇入。
(2) 长直棱柱形渠道,且糙率 不变.
(3) 顺坡渠道,即
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明渠均匀流基本公式
满足连续性方程: （8-7）
满足动力方程: (8-8)
式(8-8)为谢齐公式, C 为谢齐系数, R 为水力半径, J 为水力坡度.
令 ，代入达西公式
对于均匀流, ∵ ∴
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流量公式：
令 ---流量模数
则
（1）满宁公式: （ 以米计）
（2）巴甫洛夫斯基公式:
式中 ---粗糙系数,(表5-3，查相关资料)
谢齐系数
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水力最优断面与允许流速
水力最优断面
定义:在底坡 、糙率 、过流断面 一定的前提
下，明渠输水能力最大的那种断面（形状、尺寸）。
分析：
湿周最小的几何形状：
(圆形？矩形？梯形？）
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对于梯形断面渠道：
二阶导数
令
水力最优宽深比
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说明：
（1）在边坡系数 m 确定后，宽深比满足上式条件
的渠道，为水力最优。
（2）按水力最优断面设计的渠道属窄深型渠道，施
工、维护困难。水力最优断面是根据流体力学
原理建立的，工程上不一定最优。
（3）水力最优断面适合小型渠道。
（4）大、中型渠道不宜采用。有通航要求的渠道，还要考虑通航对水深的要求。
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允许流速
不冲流速: 渠道免遭冲刷的最大流速。
不淤流速: 渠道免遭淤积的最小流速。
应用时，查表（8-3）（8-4）（8-5）和相关手册。
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明渠均匀流水力计算
上式有6个变量,一般边坡系数m、糙率n可预先知道。再根据工程条件确定3个量，求1个未知量。
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校核渠道输水能力
一般是对已成工程进行校核性计算，已知条件:b、h、 、n、m
解析法，
确定渠道的底坡
此类问题为设计渠道的底坡,已知条件:
Q、b、h、m、n，求解底坡。
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确定渠道的断面尺寸
此类问题为设计渠道的断面，已知条件:Q、n、m、 。
∵ 该方程有6个变量，4个已知量，2个未知量，方程有多组解。
∴方法是，根据工程条件，先确定底宽
b或水深h，求水深 h 或底宽 b。
此类问题无解析法，只能用试算图解法或图解法。
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（1）确定渠道的正常水深
(a) 试算图解法:
依工程条件确定底宽b，试算水深h。
画图（ 曲线）求水深 。
aa
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bb
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cc
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例 某输水渠道，梯形断面，土质为沙壤土，底宽b=2m，，岸边有杂草，粗糙系数n=，，边坡系数m=，求正常水深？
解：用试算—图解法，设一系列水深，列表计算
m
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