开放通道的形状,类型和属性
![明渠的形状](http://www.sabeder.com/www/sites/default/files/2017-10/open-channel-shapes.png)
明渠可以说是通常顶面对大气开放的深空心表面。明渠流可以说是流体(水)在顶部有大气覆盖的深空心表面(沟道)上流动。明渠流动的例子有河流、溪流、水槽、下水道、沟渠和湖泊等,我们可以说明渠是一种流体流动的方式,其压力等于大气压。而另一方面,压力下的流动被称为管道流动,例如流体通过污水管道的流动。
明渠流通常是根据稳定性来分类的。当观察点上的速度不随时间变化时,我们称流动为稳定的;如果它随时间而变化,则称为非定常流动。在每一时刻,如果沿通道的所有点的速度都是相同的,则称流动是均匀的;如果两者不相等,则称为非均匀流。非均匀流动也称为定常流动;非均匀流动是一种非定常流,称为变流。在重力的帮助下,流体从较高的浓度流向较低的浓度。
明渠形状
通常人工和人工明渠的断面都不是矩形的。明渠最常见的形状是圆形和梯形。
明渠类型
明渠分为:
- 刚性边界明渠
- 松散边界明渠
- 移动开放渠道
刚性边界明渠可以说是边界不变的明渠。而明渠的边界因冲刷作用或沉积物沉积而发生变化,则称为松散边界明渠。河床形状、断面大小和坡度保持不变的明渠称为棱柱形河道。与这些通道相反的是非棱柱形通道。自然渠道是非棱柱渠道的例子,而人工明渠是棱柱渠道的例子。
开放通道的性质:
在明渠中,水流通常是由槽底的坡度和液面坡度引起的。明渠流与管道流的主要区别在于,在管道流中,通道的横截面通常是固定的且有约束的,而明渠流则是不约束的。明渠流动比管道流动更难分析。这就是明渠流量测量采用经验法的原因。明渠流速可通过曼宁公式计算:
V = 1/n x R0.66 x S0.5
在管流由于管道压力的发展,管道(流体输送管道)通常完全充满水,而部分充满的管道内可能有明渠流动。在明渠水流完全填满的情况下,对管道没有限制。
影响明渠流量的因素:
- 通道形状
- 流体深度
- 流体速度
- 斜率的通道
明渠流量测量
在明渠中测量流量最常用的方法是测量液体在明渠中通过障碍物(水槽或堰)时的高度。这通常是通过建造堰、槽、水槽等水工建筑物来实现的,曼宁法可用于明渠流量测量。
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