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水力学（长春工程学院）第六章_智慧树知到答案2021年

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第六章明渠恒定非均匀流：人工渠道货天然河道中的水流绝大多是非均匀流，明渠非均匀流的特点是明渠的底坡线、水面线、总水头线彼此互不平行。6.1明渠非均匀流特性及产生条件:明渠中各类建筑物的存在、渠道底坡的改变、断面尺寸的扩大或缩小等都会引起非均匀流动。明渠非均匀流动是过水断面水深和断面平均流速均沿程改变的流动，其底坡线、水面线、总水头线三者互不平行，因此明渠非均匀流的水力计算比明渠均匀流复杂。
6.2明渠水流流态的判别:明渠水流的流速大小不同，遇到障碍物时所表现出的现象就不同，这样一来就有缓流、临界流和急流三种流态，在具体分析时可以用相对波速、弗劳德数等参数来判别水流的流态。
6.3断面必能与临界水深的问题:断面比能指把参考面选在渠底位置，对通过渠底的水平面所计算得到的单位能量；临界水深指相应于断面单位能量最小值的水深。可以通过断面比能和临界水深来判别水流的流态。
6.4明渠的底坡:临界底坡是指均匀流的正常水深与临界水深相等时渠道的底坡。明渠的底坡与其相应的临界底坡相比较，可能有缓坡、陡坡和临界坡三种情况。也可以通过底坡来判别水流的流态。
6.5水跌与水跃:急变流的特点是流线曲率大或曲率半径小，流速分布变化剧烈，水流运动过程中惯性力起主要作用，水头损失以局部水头损失为主，过水断面各点的测压管水头也不是常数，并且伴随着流线的急剧弯曲，水跌与水跃就是明渠水流中最为常见的急变流现象。
6.6棱柱体水平明渠中的水跃:水跃现象属于明渠急变流，发生水跃时常伴随着较大的能量损失，因此我们采用动量方程来推求棱柱体水平明渠的水跃方程，着重讨论共轭水深的计算、水跃的长度、水跃的分类等问题。
6.7明渠恒定非均匀渐变流的微分方程:明渠恒定非均匀流的流速、水深等运动要素沿程变化，这样一来，探讨流速、水深（或水位）的沿程变化规律，就成为明渠非均匀流水力计算的重点。为解决这个问题，必须首先建立描述水深或水位沿程变化规律的微分方程。
6.8棱柱体明渠恒定非均匀渐变流水面曲线特点分析:当棱柱体明渠通过一定流量时由于渠道底坡、上下游进出口边界条件及渠系建筑物所形成的控制水深不同，明渠水流可以形成各种形式的水面曲线，共有12条之多，为了便于区别，必须给每一种水面曲线命名。并通过水深沿程变化的微分方程，分析水面曲线的特点。
6.9棱柱体明渠恒定非均匀渐变流水面曲线定性分析:对棱柱体明渠恒定非均匀渐变流而言，无论是水面曲线的定性分析，还是水面曲线的定量研究，其理论依据都是水深沿程变化的微分方程。根据非均匀水深与正常水深和临界水深的大小关系，判别水面曲线是壅水还是降水，而后讨论两端的极限情况。
6.10明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算:在实际工程中，仅对水面曲线进行定性分析是远远不够的，往往还需要明确知道非均匀流断面上水深、流速等水力要素的沿程变化情况。只有通过明渠水面曲线的计算，才能准确了解水深或水位的沿程变化情况。而分段求和法既适用于棱柱体明渠，又适用于非棱柱体明渠，是水面曲线计算的基本方法。