1、第三節(jié)棱柱狀水道恒定漸變流水面曲線定性分析、第32節(jié)、棱柱狀水道恒定漸變流水面曲線在不同的流化態(tài)和不同的底斜面條件下，定性分析具有不同形狀和變化規(guī)律的棱柱狀渠道的恒定漸變流水面曲線的水面曲線的定性分析是定量補(bǔ)正計(jì)算的基礎(chǔ)，正如本章第一節(jié)已經(jīng)知道的那樣， 棱柱狀水路恒定徐變流的截面單位能量隨流動(dòng)和水深而變化的式子，可以分別用兩個(gè)式子來表現(xiàn)，一方面，棱柱狀水路恒定徐變流差分方程反映了根據(jù)上述兩個(gè)式子可以求出水深隨流動(dòng)而變化的式子的水深的過程的變化率和底斜面、水力坡度和佛德數(shù)的關(guān)系二、棱柱狀水路水面曲線的分類、明渠均一流的水面線是水深不隨水流變化的直線。 明渠一定緩變流的水面線可以分為水深沿流增加的

2、壅水曲線和水深沿流減少的降水曲線2種。 這2種水面曲線可以根據(jù)水路的底斜面和水深的變化區(qū)間進(jìn)一步分類，現(xiàn)在正在研究如下。 水路的底斜面有順斜面、平斜面和逆斜面3種，順斜面更可分為緩斜面、陡斜面和臨界斜面。 的雙曲馀弦值。 正斜角柱形通道具有均勻的流動(dòng)，而平斜角和反斜角柱形通道具有不均勻的流動(dòng)。 為了便于分區(qū)的研究，在水面曲線的分析圖中對(duì)應(yīng)水路的實(shí)際產(chǎn)水量，平行于底斜面的正常水深線N-N和臨界水深線K-K、(在平斜面和反斜面的水路中只有K-K線，在沒有N-N線的下行坡度信道中，N-N線對(duì)應(yīng)于下行坡度的平緩度而位于K-K線的上、下如圖所示，可以利用N-N和K-K這兩條輔助線將灰度流流動(dòng)的空間分成3

3、個(gè)區(qū)域，水面線位于N-N和K-K這兩條線上的流區(qū)域稱為a區(qū)域，水面線位于N-N和K-K這兩條線之間水面線在N-N和K-K線之下的流區(qū)稱為c區(qū)。 對(duì)應(yīng)流區(qū)內(nèi)的水面曲線分別為a型、b型、c型曲線。 為了區(qū)分、和，在緩坡、陡坡、臨界坡的路線上發(fā)生的各種類型的水面曲線上，分別統(tǒng)一添加角標(biāo)記I、II、III。 的雙曲馀弦值。 在平面坡度通道中發(fā)生的每種類型的水面曲線都會(huì)同時(shí)添加角點(diǎn)“0”。在反坡度通道中發(fā)生的各種類型的水面曲線都會(huì)同一個(gè)角點(diǎn)“”。 像這樣，在順斜面棱柱狀信道中可能出現(xiàn)的漸變流水面曲線有緩斜面中的“aI、bI、cI”、陡斜面中的“aII、bII、cII”和臨界斜面中的“aIII、cIII”

4、這8種。 在平坂和逆坂的棱柱形水路中可能出現(xiàn)的漸變流水面曲線分別有“b0、c0”和“b、c”兩種。 修訂12種水面曲線.三、棱柱形水路恒定漸變流水面曲線的定性分析，1 .各流區(qū)水流的總特征，因此，a區(qū)為緩沖區(qū)。 c區(qū)水流可出現(xiàn)在各種底坡棱柱狀水路中，水流是水深h小于臨界水深hk (順坡水路中云同步小于正常水深h0 )的急流。 因此，c區(qū)是急流區(qū)。 b區(qū)的水流可以出現(xiàn)在各種各樣的底斜面棱柱狀的水路中，但是水流的流動(dòng)狀態(tài)在順斜面和非順斜面的水路中完全不同。 在順坡路上，其水深h處于正常水深h0和臨界水深hk之間，是水流或hkhk的緩沖。 基于差分方程化學(xué)基分析十二種水面曲線，發(fā)現(xiàn)(1)在任何底斜面

5、棱柱狀水路中，a型和c型水面曲線均為壅水曲線，b型水面曲線均為降水曲線。(4)在各種底斜面(臨界斜面除外)的棱柱狀通道中，遵循a、b、c各類型水面曲線的變化規(guī)律，(2)在一盞茶較長(zhǎng)的緩斜面和陡斜面的棱柱狀通道中，遵循a、b、c各類型水面曲線的變化規(guī)律的情況是特殊的時(shí)，水面曲線傾向于與K-K線正交。 當(dāng)h從緩沖接近hk時(shí)，水面曲線為落水方式，有2.12種水面曲線的變化規(guī)律，(1)根據(jù)已知條件修正水路的正常水深h0和臨界水深hk，與水路的縱截面分析圖對(duì)應(yīng)的N-N線和K-K線(平坂和逆坂的水路段只有K-K線，下游向急流過渡h從急流向hk (5)正斜面棱柱型水路中的a型水面曲線隨著水深向下游逐漸增大而

6、接近水平線，平斜面和反斜面棱柱型水路中的b型水面曲線隨著水深向上游增大而接近水平線。 3、棱柱狀水路水面曲線基于上述結(jié)論，棱柱狀水路水面曲線可以按以下步驟具體分析制作： (2)h0與hk的比較或ik的修正，與I進(jìn)行比較，確定水路底斜面類型。 (3)確定水面曲線的控制斷面和相應(yīng)的控制水深。 控制斷面是斷面的位置和水深可以通過已知或修正算法確定的斷面，該斷面的水深稱為控制水深。 控制斷面是分析水面曲線時(shí)最初已知的水深斷面，是水流條件驟變的地方，即產(chǎn)生干擾微波的地方。 例如，可以將引起男同性戀水庫等截水建筑物的上下游的特定斷面(其斷面水深可以通過修正計(jì)算決定)水的翻倒現(xiàn)象的變底斜面斷面或翻倒坎斷面(

7、其斷面水深可以近似臨界水深hk )水庫、湖的進(jìn)出口斷面(水位一定)等作為控制斷面。 由于急流中的干擾微波只能傳播到下游，急流水面曲線的控制斷面應(yīng)位于不一流段的上游，緩流中水面曲線的控制斷面一般位于不一流段的下游。 該結(jié)論可以在具體的水面曲線解析描繪過程中識(shí)別。 (4)根據(jù)水路底斜面類型和控制水深h與h0及hk的比較，確定水流所在的流區(qū)及水面曲線類型。 (5)按照水面曲線的變化規(guī)律，以控制斷面的控制水深為起點(diǎn)，通過定性或定量補(bǔ)正算出水面曲線，留心與水路上、下游不同類型的水面曲線的連接。 四、方柱狀水路一定徐變流水面曲線的連接，在工程實(shí)際中，由于水路中各種水工建筑物的存在和水路底斜面的變化，在同一

8、水路的不同水路段，多出現(xiàn)不同類型的水面曲線。 方形通道恒定徐變流水面曲線的聯(lián)系方式可以歸納為緩沖和緩沖、急流和急流、緩沖和急流、急流和緩沖4種。 每個(gè)大分類可以根據(jù)底坡的情況分為幾類。 在下文中，將以可變底坡信道為例，研究幾個(gè)典型的連接示例。、1緩沖與緩沖的水面相連，這樣的兩段長(zhǎng)的直緩斜面棱柱狀通道相連。 水路均為緩斜面，且上下流水路上的均一流均為緩流，此外，按照上述分析順序，將上下流水路的正常水深線N1-N1、N2-N2和臨界水深線K-K分別描繪在分析圖中。水路長(zhǎng)于一盞茶時(shí)，發(fā)揮水面聯(lián)絡(luò)作用的非一流段水深為上游h01至下游，h02 .根據(jù)相應(yīng)流區(qū)水面曲線的變化規(guī)律分析，下游水路的均一流狀態(tài)不

9、能變化(因?yàn)閍區(qū)不出現(xiàn)降水曲線)，產(chǎn)生降水的非一流段只出現(xiàn)在上游水路的b區(qū)，而bI型降水曲線即上游遠(yuǎn)端的均一流段變底斜面截面A-A處的水深h02是bI型曲線的控制水深。 2急流與急流相連，如圖所示，兩段長(zhǎng)陡斜角柱狀的通道相連.兩條通道都是陡斜的，而且上、下通道的均一流都是急流，而且.急流與急流相連，情況與上述正相反. 上、下流的均一3緩沖和急流的連接，如圖所示，上游緩斜面長(zhǎng)垂直角柱形水路中的緩沖和下游急斜面長(zhǎng)垂直角柱形水路中的急流連接時(shí)，出現(xiàn)落水現(xiàn)象，變底斜面斷面A- A出現(xiàn)臨界水深。 此時(shí)水面曲線以A- A斷面的臨界水深為控制水深，上游陡坡水路中的bI型降水曲線和下游陡坡水路中的bI型降水曲線。水面曲線能否以圖中的折斷線或折斷線的方式連接. 4急流與緩流相連，兩個(gè)底斜面連接不同的長(zhǎng)垂直角柱狀的水路跳水前后的一對(duì)水深是滿足跳水方程式的共軛水深。 但是，實(shí)際上，下游路徑的急流和緩流的水深往往并不恰好滿足共軛水深條件，所以水濺起時(shí)，水面曲線如何相連，水在哪里濺起，還需要進(jìn)一步具體分析。 以下圖的情況為例，求出與上游急流水深h01共軛的跳躍后水深h，并將其與下游通道的水深h02進(jìn)行比較，(h=h02的情況下，在說明上，下游通道的急、緩流水深h01和h02有可能正好成為一個(gè)(hh02的情況下，上游的急流水深h01為跳躍前水深) 躍后緩沖的截面單位能量大于下游緩沖的截面單位能