当产生明渠均匀流条件不能满足，或者在河渠中修建人工建筑物时，都将引起非均匀流动。在明渠非均匀流中，若流线的曲率半径很大，各流线接近于互相平行的直线，这种水流称为明渠非均匀渐变流，反之为明渠非均匀急变流。在自然界的河流中最多见的是明渠非均匀流，如因自然地形而形成水跃、水跌、壅水旋涡等。......
2023-11-20
明渠水流的三种流态-桥涵水文学
【摘要】：一般明渠水流有三种流态，即缓流、临界流和急流。因此有明渠水流的三种流态除了用以上两种方法判别以外，还有其他的判别方法，将在后面提到。试判别龙口处流态，并计算流速和波速。
一般明渠水流有三种流态，即缓流、临界流和急流。
1.缓流、急流、临界流
为理解三种流态的实质，应对下述现象进行观察分析。对静水水面某点A做轻微扰动（如投一石子），则水面会出现以A点为圆心的干扰波，它以波速C向四周传播，如图1-20（a）所示。
图1-20 水中干扰波传播示意图
若水流的断面平均流速为v，则干扰波在流速方向的传播速度有所不同，由A点向上游的传播速度为C—v，向下游为C+v，因而形成不同圆心的干扰波，根据C与v的大小不同，可以产生如图1-20中（b）、（c）、（d）三种情况。对动水来说，干扰波都能向下游传播（即扰动能影响到下游），但能否向上游传播却不一定，由此定义：
（1）v＜C，干扰波能向上游传播，称为缓流，如图1-20（b）所示。
（2）v=C，干扰波恰不能向上游传播，称为临界流，如图1-20（c）所示。
（3）v＞C，干扰波不能向上游传播，称为急流，如图1-20（d）所示。
2.弗劳德（Froude）数
既然明渠水流的流态取决于流速和波速的相对大小，那么流速v和波速C的比值就可作为判别流态的标准，把流速与波速的比称为弗劳德数，用符号Fr表示：
用能量方程可以导出微波波速C的公式：
则
(www.chuimin.cn)
式中 A——过水面积；
B——水面宽度；
——断面平均水深
；
g——重力加速度。
因此有
明渠水流的三种流态除了用以上两种方法（波速或弗劳德数）判别以外，还有其他的判别方法，将在后面提到。
【例1-5】 已知某工程截流时合龙口为矩形断面，宽B=80m，水深h=2.5m，通过流量Q=1680m3/s。试判别龙口处流态，并计算流速和波速。
解：按式（1-34）计算：
流速
波速
可见Fr＞1（或v＞C），为急流。
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