理论教育 连续波的水力要素、传播方向和水面涨落情况分析

连续波的水力要素、传播方向和水面涨落情况分析

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:连续波的水面坡度较缓,瞬时流线近似平行,其水力要素随时间和距离的变化比较缓慢,可视为时间t和流程s的连续函数,因此连续波是非恒定的渐变流,如图13.2.1 所示,一般河流的洪水波,水电站正常调节引起的波常为连续波。图13.2.1由于波动发生的起始条件和形成过程不同,所以波的传播方向和水面涨落情况也不同,按照波的传播方向和水面涨落情况,波可分为以下几种。图13.2.2涨水波常常具有十分陡峻的波峰而呈断波形态。

连续波的水力要素、传播方向和水面涨落情况分析

明渠非恒定流是由于河渠中某处因某种原因发生水位涨落或流量增减,从而产生一种波动向上、下游传播而形成,当波传播到某断面时,该断面的流速、水位等就发生变化。因此明渠非恒定流的基本特征是过水断面上的水力要素如流量 (或流速)及水位 (或水深)等既是时间t的函数又是流程s的函数。

由于波动发生过程的快慢以及波动大小和范围不同,明渠非恒定流的波有两种不同的形态,一种是连续波,另一种是非连续波,也称为断波。连续波的水面坡度较缓,瞬时流线近似平行,其水力要素随时间和距离的变化比较缓慢,可视为时间t和流程s的连续函数,因此连续波是非恒定的渐变流,如图13.2.1 (a)所示,一般河流的洪水波,水电站正常调节引起的波常为连续波。非连续波常发生在波动过程较剧烈、波高比较大的情况下,例如溃坝后下游河道中的溃坝波,水电站事故停机引起的上下渠中的波等,其波前蜂呈陡峻的台阶形状并以某一波速向前推进,在波前处水力要素不能作为时间t和流程s的连续函数,所以这是非恒定急变流,但除了波前峰附近,其他部分仍可近似地当作渐变流处理,如图13.2.1 (b)所示。

图13.2.1

由于波动发生的起始条件和形成过程不同,所以波的传播方向和水面涨落情况也不同,按照波的传播方向和水面涨落情况,波可分为以下几种。

(1)顺涨波。顺涨波是指波的传播方向与距离轴s的正方向相同,且水位上涨的波。例如闸门突然开大,其下游河渠中发生的波,如图13.2.2 (a)所示。

(2)逆落波。逆落波是指波的传播方向与距离轴s的正方向相反,且水位下降的波。例如闸门突然开大,其上游河渠中发生的波,如图13.2.2 (a)所示。(www.daowen.com)

(3)顺落波。顺落波是指波的传播方向与距离轴s的正方向相同,且水位下降的波。例如闸门突然关小,其下游河渠中发生的波,如图13.2.2 (b)所示。

(4)逆涨波。逆涨波是指波的传播方向与距离轴s的正方向相反,且水位上涨的波。例如闸门突然关小,其上游河渠中发生的波,如图13.2.2 (b)所示。

图13.2.2

涨水波常常具有十分陡峻的波峰而呈断波形态。而落水波的波峰则较为平坦。其原因是由波峰面上各点的波速不同所致,水深越大,波速越大,反之越小。涨水波在形成过程中水面是不断增高的,峰面上高程高的水质点波速比高程低的水质点波速大,故后继波波速大于前成波的波速,前者追逐后者而形成陡峻的峰面,甚至倾倒破碎。而落水波在形成过程中则后继波波速小于前成波波速,致使落水波的波峰较为平坦。

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