【正文】 62 圖示虹吸管，試問最大真空度出現(xiàn)的位置？ 63 圖示并聯(lián)管道。已知：， 21 ??? ， 21 dd ? ， 213 ll ? 。試求兩管的流量比。 【解 題 指 導(dǎo)】 思 10— 1 提示：在滿足 管嘴正常出流的條件 下， 管嘴流量大于 孔口 流量，否則流量相等 。 思 10— 2 提示：最大真空度出現(xiàn)在 c 點(diǎn)。 思 10— 3 提示：根據(jù)并聯(lián)管道公式 22222111 QlSQlS ????? ， S 大小取決 于沿程阻力系數(shù) ? 和管徑 d ，所以 33// 1221 ?? ll 。 第 7 章 明渠恒定流 【教學(xué)基本要求】 理解明渠分類，掌握梯形渠道和矩形渠道過流斷面的水力要素計(jì)算。 理解明渠恒定均勻流形成條件， ,掌握明渠恒定均勻流水力特征。 掌握明渠恒定均勻流水力計(jì)算基本公式。 理解水力最優(yōu)斷面與允許流速的概念。 會(huì)進(jìn)行明渠恒定均勻流水力計(jì)算（求流量、底坡、斷面尺寸的確定等）。 理解明渠恒定非均勻流形成條件及明渠恒定非均勻流水力特征。 理解明渠水流的流態(tài)（緩流、臨界流、急流），掌握其判別標(biāo)準(zhǔn)。 理解斷面單位能量 sE 、臨 界水深 Kh 、臨界底坡 Ki 等概念。 了解弗勞德數(shù) Fr 的物理意義，熟悉其數(shù)學(xué)表達(dá)式。 了解水躍、跌水現(xiàn)象和流動(dòng)特征，知道水躍方程、共軛水深、水躍能量損失和躍 的計(jì)算。 知道明渠恒定非均勻漸變流微分方程。 ACBD2l ,d ,Q l ,d ,Q 12112H思考題圖6. 2思考題圖6. 31會(huì)進(jìn)行棱柱形渠道水面曲線定性分析。 1會(huì)進(jìn)行棱柱形渠道恒定非均勻漸變流水面曲線計(jì)算（分段求和法）。 【學(xué) 習(xí) 重 點(diǎn)】 明渠的分類，明渠恒定均勻流的水流特征，及其 形成條件。 明渠恒定均勻流計(jì)算基本公式。 明渠斷面形狀、尺寸，底坡的設(shè)計(jì)及其水力計(jì)算。 緩流、急流、臨界流 及其判別標(biāo)準(zhǔn)。 斷面單位能量、臨界水深、臨界底坡等概念。 跌水、水躍水流特征，共軛水深等概念。 棱柱形渠道恒定非均勻漸變流 水面曲線的變化規(guī)律及其定性分析。 棱柱形渠道恒定非均勻漸變流 水面曲線的計(jì)算（分段求和法）。 【內(nèi)容提要和學(xué)習(xí)指導(dǎo)】 概述 明渠水流是指河道或渠道中水流，其自由表面為大氣壓，相對(duì)壓強(qiáng)為 0，亦稱無壓流。本章介紹 明渠的分類，明渠水流特征，及其水力計(jì)算。 本章分為兩大部分：第一部分為 明渠恒定均勻流。第二部分為 明渠恒定非均勻流。這一章的基本概念較多，要多從物理意義上加以理解。 有些水力計(jì)算比較繁，如梯形斷面渠道的斷面尺寸的設(shè)計(jì)、共軛水深、 水面曲線的計(jì)算，要求掌握其計(jì)算方法，利用相關(guān)資料會(huì)進(jìn)行計(jì)算。 考核內(nèi)容為基本概念和矩形斷面渠道的水力計(jì)算。 明渠的分類 : ① ① 按縱向幾何條件分為棱柱型渠道與非棱柱型渠道 。 斷面形狀和尺寸沿程不變的渠道稱為 棱柱型渠道；反之， 斷面形狀和尺寸沿程變化的渠道叫 非棱柱型渠道。 ② ② 按底坡劃分為 順坡渠道 、 平坡渠道 、 逆坡渠道。 因?yàn)榍赖牡灼乱话愣己苄。?，底?xlzi ??? ?tan ③ ③ 按明渠橫斷面形狀分為 梯形斷面渠道、矩 形斷面渠道、復(fù)式斷面渠道??。 明渠恒定均勻流的水力特征 : ① 底坡線、水面線、總水頭線（水力坡度線）三線平行，即 JJi p ?? ② 過流斷面面積、水深、斷面平均流速及斷面流速分布沿程不變。 ④ ④ 水體的重力沿水流方向的分力等于邊界對(duì)水流的摩阻力。 明渠恒定均勻流 形成的條件 ① 必須是恒定流 . ② 必須是長直的棱柱型渠道 ,且糙率 n 不變。 ③ 必須是底坡 0?i 。 明渠均勻流的基本計(jì)算公式： 謝齊公式 : RiCv? 式中 C為 謝齊系數(shù) 流量公式： RiACQ? 流量公式： iKQ? 式中 K為 流量模數(shù) RACK ? 滿寧公式： 611RnC? 式中 n為 粗糙系數(shù) ， R為 水力半徑 。 巴甫洛夫斯基公式： yRnC 1? )( ???? nRny 水力最優(yōu)斷面與允許流速 水力最優(yōu)斷面 是指在 i 、 n、 A一定的前提下，渠道輸水能力最大的那種斷面形狀的渠道斷面。 對(duì)于梯形渠道 , )1(2 2 mmh ???? 水力最優(yōu)斷面是按流體力學(xué)原理定義的，在工程上不一定最優(yōu)。一般小型渠道或有襯砌的渠道按水力最優(yōu)斷面設(shè)計(jì)。大中型渠道設(shè)計(jì)斷面渠道斷面尺寸 , 要根據(jù)工程條件。 允許流速 是指保證渠道安全運(yùn)行的流速，免遭沖刷的最大允許流速稱之為 不沖流 速 ，不會(huì)造成渠道淤積的最小流速 稱之為 不淤流速 。 明渠均勻流水力計(jì)算類型 (1) 校核輸水能力的水力計(jì)算 主要應(yīng)用于新建或運(yùn)行過的渠道，進(jìn)行輸水能力的校核，直接用公式 iKQ? 。 (2) 渠道底坡的設(shè)計(jì) 可直接用公式 22KQi?進(jìn)行水力計(jì)算。 (3) 梯形渠道斷面尺寸的設(shè)計(jì) 對(duì)于梯形渠道斷面，面積： hmhbA )( ?? ，濕周： 212 mhb ???? ， 水力半徑： ?AR? ，謝才系數(shù)： 611RnC? ， 根據(jù)流量公式 RiACQ? ，所以， ),( hbinmfQ ? ，即該方程有 6個(gè)物理量，一般情況下， Q由水文資料確定，邊坡系數(shù) m 及粗糙系數(shù) n 由渠道建筑材料或土壤地質(zhì)條件確定， i 由地形確定，這樣 6個(gè)量就僅有 2個(gè)未知，一般 先確定底寬 b或水深 h，再求剩下的那個(gè)物理量。 注意： 計(jì)算時(shí)無解析解，要用圖解法或試算圖解法。 明渠恒定非均勻流主要水力特征及其產(chǎn)生的條件： （ 1） 明渠恒定非均勻流主要水力特征 : ① ① 過水?dāng)嗝婷娣e A，水深 h ，沿程改變。即 )(),( sfAsfh ?? ②底坡線，水面線，總線頭線 三線不再平行 ，即 pJJi ?? ， （ 2）明渠恒定非均勻流產(chǎn)生的條件： ①流量恒定。②渠道斷面形狀、尺寸沿程改變?；螂m是長直的棱柱形渠道，但底坡 i 改變。 緩流、急流、臨界流及其特別標(biāo)準(zhǔn) 緩流、急流、臨界流 是水流的三種流態(tài)，可以用四種方法判別 ， ①干擾波坡速 : 波速 C= mgh ， v =C為臨界流， v c為緩流， v c為急流； ②弗勞德數(shù) : 佛汝德數(shù) Fr= mghv， Fr=1 臨界流， Fr〈 1 緩流， Fr〉 1 急流； ③ ③ 臨界水深 kh : khh? 緩流， khh? 臨界流， khh? 急流， 對(duì)于矩形渠道 , 32gqhK ? ④ 臨界底坡 ki : kii? 緩流， kii? 臨界流， kii? 急流。 斷面單位能量 斷面單位能量 gvhEs 2 2???，是指所討論的過水?dāng)嗝嬉郧诪榛鶞?zhǔn)面，單位重 量液體所具有的能量。它與某過水?dāng)嗝婵偟臋C(jī)械能 E不同， E是相對(duì)一個(gè)固定的基準(zhǔn) 面計(jì)算的。斷面單位能量函數(shù)曲線表明，斷面單位能量有極小值 。斷面單位能量的極 小值對(duì)應(yīng)的是臨界流（臨界水深 kh ），該點(diǎn)把曲線分為二支，上支為緩流（ khh? ）， 下支為急流（ khh? ）。 為什么要引入 斷面單位能量 的概念： 引入斷面單位能量，目的是分析水面曲線的變化規(guī)律。對(duì)于總機(jī)械能 gvgpzE 22?? ??? ，因?yàn)檠爻逃心芰繐p失，