水利明渠均勻流及水躍與水跌施工設(shè)計(jì)分析

《水利明渠均勻流及水躍與水跌施工設(shè)計(jì)分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、水利明渠均勻流及水躍與水跌施工設(shè)計(jì)分析云南省大理市水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)隊(duì)云南大理671000摘要：水利工程是利國(guó)利民的基礎(chǔ)設(shè)施，為人們的日常生活提供了極大的便利。木文對(duì)水利工程中的明渠均勻流施工設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研宄。明渠的恒定流指的是明渠水流不會(huì)隨時(shí)間變化而發(fā)牛.變化，在明渠的恒定流當(dāng)中，水流的流線假定是一條直線，并且水深以及明渠斷面水流速也不發(fā)生變化時(shí)就是明渠恒定均勻流，木文對(duì)明渠均勻流及水躍與水跌施工設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)介紹，以便為水利工程的施工設(shè)計(jì)提供一定的作用。關(guān)鍵詞：水利明渠；均勻流；水躍與水跌；施工設(shè)計(jì)明渠水流動(dòng)的主要影響因素為明渠斷面

2、尺、？、性質(zhì)以及底坡等，為了研究明渠均勻流的施工設(shè)計(jì)，也需要對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的相關(guān)規(guī)律進(jìn)行研究，分析明渠類型，針對(duì)不同類型明渠對(duì)水流產(chǎn)生的影響，然后再進(jìn)行有針對(duì)性的施工設(shè)計(jì)工作，為水利工程的建設(shè)實(shí)施提供依據(jù)。1、明渠縱橫斷面的變化分析明渠橫斷面的形狀一般都呈現(xiàn)為對(duì)稱的幾何形狀，明渠形狀在施工中大多都是矩形、圓形以及梯形等形狀，同樣還有不規(guī)則形狀的明渠，大多都是天然的河渠，如下圖所示：(a)梯形斷面的明渠；(b)圓形斷面的明渠；(c)天然明渠水利工程中的排水管正常狀態(tài)下都是非滿流的，這也使得水渠中污廢水含有的有毒氣體等能夠通過正常的渠道排送

3、山去，通常狀況下，排洪溝及雨水溝設(shè)計(jì)都是選擇梯形或是矩形的形狀。如果明渠的地基為土質(zhì)地基時(shí)，斷面選擇為梯形，明渠兩側(cè)傾斜度選擇為m(m=ctga),當(dāng)渠道的水深每增大lm,則梯形的寬度隨系數(shù)的增大而增加，邊坡系數(shù)則是根據(jù)地基土質(zhì)的情況以及護(hù)面確定的。如下表所示。梯形梁道邊坡系數(shù)取值上質(zhì)情況邊坡系數(shù)（m）上質(zhì)情況邊坡系數(shù)（m）粉砂3.CT3.5粘土、黃土及粘壤土1.25~1.5細(xì)砂、中砂以及粗砂2.0~2.5卵石、砌石1.25~1.5半巖性抗水土壤0.5?1.0風(fēng)化巖石0.25^0.5沙壤上1.5~2.0未風(fēng)化巖石0~0.25矩形斷面

4、一般都是采用條石砌筑的，通?；炷撩髑嗝嬉策x擇矩形。由于地形及地質(zhì)條件的影響，同一條的明渠在經(jīng)過不同的地質(zhì)環(huán)境下，明渠的斷面尺形狀等都是不同的。這也將其分為棱柱體及非棱柱體兩種渠道，前者的斷面尺T、形狀等都是相冋的，并且渠道無彎曲；后者則是根據(jù)渠道的改變，明渠的斷面尺寸及形狀等隨之發(fā)生改變。由于非棱柱體渠道的斷面尺T及形狀等都發(fā)生改變，也使得水流的流線不是直線，所以水流也不是均勻流動(dòng)，因此，只奮棱柱體明渠才是均勻流的渠道。2、明渠底坡明渠底坡即渠底縱向傾斜角度，分為順坡、平坡以及逆坡等三種。明渠底部高程逐漸降低為順坡，當(dāng)渠底沒

5、奮坡度時(shí)為平坡，當(dāng)渠底高程逐漸增加吋為逆坡明渠，只有渠底為順坡時(shí)才能夠產(chǎn)生均勻的水體流動(dòng)。3、明渠均勻流形成的基本條件分析3.1、明渠均勻流特性明渠水體的均勻流的流線為一簇平行直線，它具冇這么幾個(gè)明顯的特點(diǎn):（1）明渠水體的過水?dāng)嗝娉叽?、形狀以及水深處于不變的狀態(tài)；（2）明渠水體的流動(dòng)速度以及斷面平均流速始終處于勻速狀態(tài)，這也使得水流的流速沿程都不會(huì)發(fā)生變化，包括水流的修正系數(shù)。3.2、均勻流條件根據(jù)明渠水體均勻流特點(diǎn)的分析，形成均勻流需要下面的條件：（1）明渠中水流必須為恒定流，如果水體的流動(dòng)為非恒定流，必然會(huì)在明渠中產(chǎn)生波浪，造

6、成水體的流線產(chǎn)生彎折，不能形成平行直線。（2）明渠中的水流量沿線不會(huì)發(fā)生變化，也就是明渠沒奮支流的分出及匯入。（3）梁道的橫斷面形狀必須選擇為規(guī)則的棱柱形順坡明渠，滿足這兩個(gè)條件才可能是均勻流的明渠。（4）明渠渠側(cè)壁及底板粗糙系數(shù)整個(gè)不會(huì)發(fā)生變化。（5）明渠的橫斷面尺汴及形狀沿線沒奮變化。（6）明渠渠道在沿線沒有閘門、水壩等構(gòu)筑物，避免對(duì)水流造成影響。明渠均勻流顯然在實(shí)際操作中是存在很多困難的，很多條件并不能達(dá)到理想狀態(tài)，尤其是許多明渠中設(shè)置奮各種的構(gòu)筑物，這也造成對(duì)渠道中水體造成一定干擾形成了非均勻流。但是，我們?cè)诶庵w順坡的明渠

7、渠道中水流狀態(tài)如果流量在沿線不發(fā)生變化吋，同時(shí)渠道長(zhǎng)度達(dá)到一定條件，渠道進(jìn)出口以及距離構(gòu)筑物一定長(zhǎng)度的渠道中，水體流動(dòng)我們可以視為均勻流。如圖所示：渠道中的均勻流劃分在水利工程中，一般都將上圖所示區(qū)域視為均勻流。對(duì)于天然河道來說，由于渠道斷面尺

8、*、粗糙系數(shù)以及坡度等都會(huì)隨渠道的延伸而發(fā)生改變，一般都沒有均勻流。當(dāng)河流比較順直并II整齊吋，并且其他條件也近似吋，我們也將這種天然河道視為均勻流。4、水躍與水跌現(xiàn)象4.1、水躍水躍屬于水利工程中的一種水力現(xiàn)象，指的是在較短的渠段內(nèi)水深從小于臨界水深急劇地躍到大于臨界水深，也就是明渠中的

9、水流由急流狀態(tài)過度到緩流狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生一種水面突然躍起的特殊水力現(xiàn)象。通過尾門控制下游水深度，將水流速度變緩慢，這個(gè)水流速度從急到緩的過程也就形成了水躍現(xiàn)象。水躍現(xiàn)象的過程也是渠道中水深以臨界水深為界限從小變大的一個(gè)過程，渠道中的水面從