第七章明渠恒定流

§7-3水跌與水躍§7-4明渠漸變流的基本微分方程§7-3水跌與水躍由緩流向急流過渡時一定經(jīng)過臨界水深hcr，此時會產(chǎn)生水面降落的局部水力現(xiàn)象，此現(xiàn)象稱為水跌或跌水。水跌緩坡接陡坡的渠道會產(chǎn)生水跌現(xiàn)象圖a中前段渠道i1<icr，后一段渠道i2>icr;圖b中緩坡渠道末端有一跌坎；可以將跌坎看作為i→∞的陡坡渠道;圖c是水庫出口接一陡坡渠道，水庫中的流動可以視為緩流。水跌的位置就發(fā)生在緩坡渠段和陡坡渠段的交接斷面處，此斷面稱為控制斷面。只要渠中流量一定，控制斷面處的水深是唯一確定的值hcr。水跌的特點從急流向緩流過渡經(jīng)過臨界水深hcr，臨界水深前后的水面會產(chǎn)生水面突然升高的局部水力現(xiàn)象，此現(xiàn)象稱為水躍。閘孔出流的下游，靠近閘門附近的流動是急流，下游渠道中的流動是緩流，這時從急流向緩流過渡經(jīng)過臨界水深hcr，產(chǎn)生水躍。水躍水躍的組成：表面水滾和其下主流水躍消能：表面水滾和其下主流之間存在劇烈的質(zhì)量、動量和能量的交換，水躍有很強(qiáng)的消能特性。水躍基本方程水躍前端和后端的斷面分別稱為躍前斷面和躍后斷面，其過水?dāng)嗝娣e記為A1和A2；躍前斷面和躍后斷面的水深稱為躍前水深和躍后水深，記為h`和h``，躍前水深和躍后水深稱為彼此的共軛水深;躍后水深與躍前水深之差稱為水躍高度，記為a，a=h``-h`；躍前斷面與躍后斷面之間的水平距離稱為躍長。取1-簽1，2-記2斷面盜間水踢體為攏控制躺體水躍進(jìn)的動討量方傭程1）底跪坡水葛平；2）忽扁略渠請床對增水體皂的摩慈擦力丘作用江；3）兩稱個斷丙面上悉的動趣量校坡正系民數(shù)α01=α02=1；4）1-不1和2-州2斷面簡是漸腔變流泉斷面反。水平呈方向做的動乞量方從程為平底尸坡棱某柱形送渠道偏的水臺躍基躍本方洞程根據(jù)耳平底雖坡棱齊柱形米渠道幕的水技躍方鐵程由于y和A均是歷水深h的函織數(shù)，益定義水躍抱函數(shù)共扼吐水深h`和h`麻`是使芝水躍朵函數(shù)減值相湯等的況兩個現(xiàn)水深盤。給定貓棱柱出形渠蹄道和稈流量水躍喂函數(shù)冶曲線當(dāng)h→業(yè)0(陸A→撕0)薄,J狐→∞當(dāng)h→牢∞(約A→六∞)印,J噸→∞當(dāng)h∈到(0鞠,∞池),如J(厭h)存在車極小醋值點當(dāng)h>hcr時，J(廈h)值隨碧水深肝的增周大而雷增大倡；當(dāng)h<hcr時，J(容h)值隨醋水深奮的增咸大而腔減小占；共扼膨水深南就是貸同一鞏條鉛近垂線浴與水漠躍函鐵數(shù)曲墳線相咸交的逼兩點飼所對海應(yīng)的壞水深過。躍敏前水廳深愈竹小對浪應(yīng)的亭躍后徐水深臣愈大嘩。水躍嫂函數(shù)融曲線版的特樓點曲線踩上對貼應(yīng)水刺躍函漆數(shù)最寒小值芹的水韻深就排是臨糧界水丙深hcr；矩形核斷面枯渠道調(diào)共軛向水深很的計展算公莊式矩形第斷面銅渠道鉛共軛亡水深液與臨怎界水鵝深的鈴關(guān)系水躍代的分靈類1）當(dāng)ht<hc``時，殃產(chǎn)生遠(yuǎn)驅(qū)備式水吩躍。躍后植水深日只能季是ht，ht小要他求的標(biāo)躍前獵水深承就要幫大，殼這時催只有極水躍途前驅(qū)港，在室收縮鈔斷面c-國c之后壟產(chǎn)生攔一段志壅水豬曲線邁，壅亞水深蓋度與ht共扼鏟時才蒸能產(chǎn)允生水趕躍。通過龜下游摸渠道志的水味深ht與收縮腔斷面忠的躍舉后水線深hc``相比朱較可隊將水犧躍分禽為三租類：2）當(dāng)ht=hc``時，緣瑞產(chǎn)生臨界蘿式水雹躍。此稀時ht與hc共軛已，躍號前斷立面就脹發(fā)生完在收話縮斷釀面處雀。3）當(dāng)ht>hc``時，喝產(chǎn)生淹沒輔式水洪躍。躍后樣水深濤只能桃是ht，ht大要光求的比躍前孫水深割就要牙小，流但是嫁躍前潔水深結(jié)最小笨也只逝能是鼠收縮乖斷面稿水深hc，其結(jié)雞果是脊動水勉壓力倍較大盛的下檔游水雁體將泛水躍贈壓向針閘門懷，使樓收縮恒斷面假被淹仿沒。躍長正的計掉算矩形枝斷面抖水平道底坡核渠道怠中自曉由水焦躍的機(jī)長度相一般撥是由鍋經(jīng)驗遍公式駛確定射。水躍釀消能躍前災(zāi)斷面糧與躍拿后斷絡(luò)面單防位重埋量水摩體的報總機(jī)律械能灶之差形定義禮為水漁躍中取消除怒的能扁量，碌記為ΔEj。水躍獎的消叼能功典率將水毀躍中浮消除生的能柴量與肺躍前家斷面球單位沾重量銀水體裹的總掛機(jī)械鄙能之乖比定沿義為駁水躍通的消疲能系悄數(shù)，瓦記為Kj，即水躍與穩(wěn)定黃，消爭能效嶼率高斜，躍牧后水暮面也案較平次穩(wěn)。§7冊-4明渠飽漸變禁流的泊基本須微分遣方程定性廢分析友定量芝計算昏水面鋸曲線段的依筐據(jù)。在明每渠恒惰定漸椒變流監(jiān)中取蝦相距ds的兩亮過水北斷面1-富1和2-求2，列詳能量艦方程犁。明渠登恒定府漸變蠟流的承基本奴微分猜方程對于釋平底著坡渠訊道i=忽0對于橋反底秩坡渠濕道i<夕0例7.洗3.瓶1如圖旦所示蘭，為閉一在洪平底鈔坡段撫上的朱平板害閘門過出流鞠，已蹈知閘奏孔下捧泄的勒單寬丑流量q=墊7.死00拒m2/s，收縮撿斷面c-體c處的降水深hc=0孔.7密0m，下游驢渠道毀中的儲水深ht=3敵.4宋5m，收縮安斷面聚下游列渠道幻玉寬度b=拆4m，試求面：（1）判菊別閘捏下游掃發(fā)生獸水躍倦的類電型；（2）該圣水躍廉的長忌度；（3）該躍水躍盞的消晶能功愿率及掙消能壇系數(shù)第。（1）水貴躍類斃型判韻別hc的共禾軛水驗深為產(chǎn)生每臨界接式水閱躍。（2）水顛躍長冠度（3）水申躍的挎消能貨功率捎及消死能系啞數(shù)水躍蓄中消階除的懼水頭化為水躍豆的消氣能功導(dǎo)率為水躍陰的消妨能系墳數(shù)為例題值：有跌矩形切斷面析的棱談柱形再渠道讀，由勇兩段襖渠段字組成崖，已瘡知底倆寬b=糕2m，當(dāng)流為量Q=擴(kuò)8.碧5m3/s時，死上游距渠道貢中的尺正常策水深h01=1辜.0楊m，下游衡渠道h02=2餃.0觀m。試判斷乞：（1）兩啦個渠掃段上電水流廳