水力学专题—明渠均匀流的水力计算

水力计算

流量:Q,边坡系数:m,底宽b

水深:h,粗糙系数:n,底坡i

√为已知量,?为待求量

根据谢才公式+曼宁公式:

Q = AC*(Ri)^(1/2) = 1/n*A*R^(2/3)*i^(1/2)

其中:A = f(m,b,h),R = f(m,b,h)

所以,Q = f(n,A,R,i) = f(n,m,b,h,i)

一般情况下,边坡系数 m 及粗糙系数 n 是根据渠道护面材料的种类,用经验方法来确定。

因此,梯形明渠均匀流的水力计算,实际是根据渠道所担负的生产任务、施工条件、地形及地质状况等,预先选定Q,b,h,i中4个变量的3个,应用均匀流水力计算的基本公式求另一个变量

一、求流量Q

直接带公式:

①在题目中或查表得到m,n和i(矩形断面m视为0)

②找出或简单计算出b和h

③计算得到A和水力半径R

A = bh+mh²;R = (bh+mh²)/[b+2h*(1+m²)^(1/2)]

④代入流量公式,得Q

例:。。

二和三、求水深h(求底宽b步骤类似)

需要试算-图解法或迭代法

①在题目中或查表得到m,n和i(矩形断面m视为0)

②找出或简单计算出b

③列出A和水力半径R关于h的方程

A = bh+mh²;R = (bh+mh²)/[b+2h*(1+m²)^(1/2)]

④代入流量公式,但是解方程很复杂,可用以下两种方法

试算-图解法:

可假设一系列 h 值,代入上式计算相应的Q值,并绘成 h~ Q曲线,然后根据已知流量,在曲线上即可查出要求的 h 值。

迭代法代入公式:

例:。。

四、求底坡i

直接带公式:

①在题目中或查表得到m,n(矩形断面m视为0)

②找出或简单计算出b和h

③计算得到A和水力半径R

A = bh+mh²;R = (bh+mh²)/[b+2h*(1+m²)^(1/2)]

④代入流量公式,得i

五、求底宽b和水深h

需要设计断面的尺寸

。。

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