明槽水面曲線

明渠水流自由水面的縱剖面線。由於明渠均勻流的水面曲線是平行於渠底的直線，比較簡單，因此明渠水面曲線主要研究的是非均勻流。分析與計算水面曲線是作好明渠設計與有關建築物設計的關鍵問題。

基本介紹

• 中文名：明槽水面曲線
• 外文名：Flow profile in open channel

水面曲線分析的一般原則

(1)明渠底坡有正坡（i>0）、平坡（i=0）、負坡（i<0）三大類。根據流量、渠身形狀和糙率的不同，正坡明渠又分為緩坡、陡坡和臨界坡3種情況。

(2)在分析和計算水面線時，必須從控制斷面處的控制水深開始。急流狀態時由上游控制水深開始向上游分析計算，在分析水面線之前，應在明渠底坡線的上面繪製正常水深軌跡線N-N和臨界水深軌跡線C-C，這樣將渠底線以上空間分1、2、3三個區域，見圖（a）、圖（c），用以確定水深沿程變化的趨勢。對平坡和負坡明渠，只有臨界水深線C-C線重合，流動只分成1和3兩個區域，見圖（e）。

(3)由於明渠邊界條件與水流狀態不同，可以形成各種非均勻流水面曲線。其中稜柱形明渠漸變流水面線就有12種，主要是壅水與降水兩類曲線，如水深沿程增加，dh/ds>0，為壅水曲線；水深沿程減小，dh/ds<0，為降水曲線。所以分析水面曲線形式時，應主要分析dh/ds的正負。

(4)分析水面線時，還有一個dh/ds的極值問題。當水深（h）趨近正常水深時，dh/ds趨近於0，各種水面線均漸近正常水深線N-N。當h趨近臨界水深時，水流流態將接近臨界流態，dh/ds趨於無窮大，各種水面線的切線將與C-C線正交，此時，水深變化的連續性發生間斷而呈急變流動。沿著水流方向，從緩流過渡到急流，以水跌方式通過臨界水深；從急流過渡到緩流，以水躍的方式通過臨界水深。

正文-水面曲線分析的一般原則

稜柱形明渠中的非均勻漸變流水面曲線形式

槽首、槽尾、進流、出流邊界條件的不同或槽內建築物所形成的控制水深的不同，可以形式各式各樣的水面下。其中稜柱形槽漸變流的水面線分析最簡單。

在稜柱形明渠中發生漸變流時，根據明渠底坡、流量、斷面形式、上下游進出流邊界條件或明渠內建築物所形成控制水位的不同，可形成12種類型的明渠水面曲線。