明槽非均勻漸變流

流速沿程變化較小而流線接近於平行直線的明渠水流。在河渠中修建擋水、泄水等建築物後，改變了原來正常流動狀態，水面產生壅高、跌落，在上下游發生非均勻流動。

基本介紹

• 中文名：明槽非均勻漸變流
• 外文名：Non-uniform  gradually  varied  flow  in  open  channel

水面變化情況

明槽中非均勻流有減速與加速運動，其相應地水面下也分為兩類：減速流動水深沿程增加，稱雍水曲線；加速流動水深沿程減小，稱降水曲線。由於明槽底縱坡的不同，所以通過的流量變化，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。

基本方程式

為了確定明渠中建壩後的壅水高程和淹沒範圍，決定泄水渠的邊牆高度等工程設計問題，需要掌握非均勻漸變流基本方程式，以便進行水面曲線的分析計算。

dZb+dh*cos(a)+d(V^2/2/g)+dhf+dhj=0

dZb是兩斷面間渠底的高程差值；dh是水深差值；V為斷面平均流速；dhf為沿程水頭損失；dhj為局部水頭損失。對於底坡較小（i<0.1,a<6度）的渠槽，可用dh代替dh*cos(a)，誤差很小。

對於人工槽渠，基本微分方程式常寫成水位高程沿程變化的形式；對於天然河道，基本微分方程常寫成水位高程沿程變化的形式。

水面線分析的一般原則

1）水面與正常水深接近時，以漸近線的方式；水面與臨界水深接近時，以垂直的方式；水深趨近於無窮時，水面為無窮；

2）在分析或計算水面線時，必須從位置確定且根據水流條件其水深已知的斷面開始，這樣的斷面稱為控制斷面，相應地水深稱為控制水深。急流中流速大於微波的波速，干擾的影響不能往上游傳播，只能往下游傳播，因此對於急流狀態的水面線，其控制水深必在上游；而緩流中流速小於微波波速，干擾的影響可以往上游傳播，因此其控制水深在下游。

3）沿著水流方向，從緩流過渡到急流，水流以水跌方式通過臨界水深；從急流過渡到緩流，則水流以水躍方式通過臨界水深，水躍的位置應滿足躍前躍後水深的共軛關係。