明渠非恒定流

更新时间:2022-08-25 16:34

明渠非恒定流是指流速、水位等随时间变化的明渠水流。它是由于某处流量、水位等随时间变化而引起的,例如河流中的洪水过程以及由于泄水建筑物闸门调节引起的渠道水流变动等。

简介

明渠非恒定流是指水流运动要素如流速、流量、过水断面等随时间而变化的明渠水流。

实例

例如在暴雨期间,由于地面径流的变化造成河道中流量变化,水电站引用流量的改变,潮汐对受潮河段的作用等,都会产生非恒定流。

意义

研究表明非恒定流的运动规律与计算方法具有重要的实际意义。例如洪水演进计算是洪水预报,水库运行以及堤防设计的重要依据;水电站输水渠道中非恒定流的最大和最小水深,直接影啊着堤岸顶高和尾水管出口高程的确定等。

位移波

明渠非恒定流具有自由水面的重力波现象,属于位移波,即在波形向前传播的同时,水流质点也向前移动。

连续波

其中波动发生过程比较慢,瞬时水面的坡度较缓,瞬时流线近于平行直线,具有非恒定渐变特征,其水力要素是位置和时间的连续函数,这种波动称连续被。如洪水波、水电站调节所引起的非恒定流均属此类。

非连续波

而当波动发生过程很迅速,断面上水深和流量变化较急剧,瞬时水面坡度很陡,甚至具有阶梯形状,具有非恒定急变流特征,这种波动称为非连续波。如溃坝波、水电站迅速停机引起渠道中的断波等。中国钱塘江涌潮现象是非连续波的典型实例。

方法

求解明渠非恒定流间题的方法有水力模型法、电拟模型法、数值解法等。随着计算机和计算技术的发展,明渠非恒定流的数值解法发展比较快,如特征法、直线差分法、有限元法等。由于非恒定急变流的影响因素较为复杂,多应用模型试验与数值模拟相结合的做法。

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