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明渠水流

[拼音]:mingqu shuiliu

[外文]:open channel flow

底面和侧面为固壁而上表面与大气接触的水流。例如河道、渠道以及横断面未充满的管道中的水流等。因为自由表面上的大气压强以相对压强计为零,所以又称为无压流。由于自由表面是可动边界,明渠水流的现象与所涉及的问题均较管流复杂。明渠水流的研究内容包括分析可能发生的各种水流现象、估算输水能力及渠道纵横断面尺寸、确定水位或水深的沿程变化等。

明渠水流可作如下分类:

(1)根据水力要素(水深、流速等)是否随时间变化,明渠水流分为恒定流和非恒定流。严格意义上的恒定流极为少见,通常把水力要素随时间变化很缓慢的情况近似地作为恒定流处理,以使问题简化,例如渠道的水力设计。对于水力要素随时间变化较快的情况,例如天然河道的洪水过程、当水轮机阀门迅速启闭时在电站引水渠中引起的水流波动、入海河口段受潮汐影响的水流等,则应作为非恒定流。

(2)根据流速是否沿程变化,明渠水流还可分为均匀流与非均匀流。前者流速沿程不变,后者则相反。非均匀流又可按流速沿程变化的情况再划分为渐变流和急变流(见明渠恒定非均匀流)。

有时,河渠中除了有沿其轴线方向的流动──主流(又称一次流)以外,在与轴线正交的横断面上还存在流动,称为副流(或二次流)。例如河道弯段的横断面上靠近水面处横向流速指向凹岸,而临近河底处指向凸岸,这样便形成断面环流。弯段上主流与环流叠加而成为螺旋式前进的水流。这对凹、凸两岸的冲刷和淤积甚为重要。

参考书目
  1. 清华大学水力学教研室编:《水力学》,修订版,下册,人民教育出版社,北京,1981。
  2. Ven-te Chow, Open-channel Hydraulics,McGraw-Hill,New York,1959.

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文章名称:《明渠水流》
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