明渠非恆定流

明渠非恆定流是指流速、水位等隨時間變化的明渠水流。它是由於某處流量、水位等隨時間變化而引起的，例如河流中的洪水過程以及由於泄水建築物閘門調節引起的渠道水流變動等。

基本介紹

• 中文名：明渠非恆定流
• 外文名：Unsteady flow in open channel
• 時間變化：流速、水位
• 定流時：水面為實線
• 屬於：階雙曲型擬線性偏微分方程組
• 學科：水利工程

簡介

明渠非恆定流是指水流運動要素如流速、流量、過水斷面等隨時間而變化的明渠水流。

實例

例如在暴雨期間，由於地面徑流的變化造成河道中流量變化，水電站引用流量的改變，潮汐對受潮河段的作用等，都會產生非恆定流。

意義

研究表明非恆定流的運動規律與計算方法具有重要的實際意義。例如洪水演進計算是洪水預報，水庫運行以及堤防設計的重要依據；水電站輸水渠道中非恆定流的最大和最小水深，直接影啊著堤岸頂高和尾水管出口高程的確定等。

位移波

明渠非恆定流具有自由水面的重力波現象，屬於位移波，即在波形向前傳播的同時，水流質點也向前移動。

連續波

其中波動發生過程比較慢，瞬時水面的坡度較緩，瞬時流線近於平行直線，具有非恆定漸變特徵，其水力要素是位置和時間的連續函式，這種波動稱連續被。如洪水波、水電站調節所引起的非恆定流均屬此類。

非連續波

而當波動發生過程很迅速，斷面上水深和流量變化較急劇，瞬時水面坡度很陡，甚至具有階梯形狀，具有非恆定急變流特徵，這種波動稱為非連續波。如潰壩波、水電站迅速停機引起渠道中的斷波等。中國錢塘江涌潮現象是非連續波的典型實例。

方法

求解明渠非恆定流間題的方法有水力模型法、電擬模型法、數值解法等。隨著計算機和計算技術的發展，明渠非恆定流的數值解法發展比較快，如特徵法、直線差分法、有限元法等。由於非恆定急變流的影響因素較為複雜，多套用模型試驗與數值模擬相結合的做法。