明渠恒定非均匀流

对于人工渠道，无论是否棱柱形均可用下式计算：

式中称为断面单位能量；嘊为流段平均水力坡度。

明渠恒定急变流 　由局部渠段的边界形状（包括底坡）剧变或建筑物的阻遏作用所引起，影响范围较短。有的流动变化主要表现在沿程的铅直纵剖面上，例如水跃、跌水等；有的则主要表现在水平面上，例如轴线弯折的渠段水流、断面尺寸突变（扩宽或收缩）处的水流。有时还产生旋涡区，流态甚为复杂。明渠急变流研究的内容因具体情况而异，例如弯道水流研究横向比降及断面环流，如果是急流还涉及冲击波现象。泄水建筑物引起的急变流主要是研究泄水能力与建筑物尺寸、形式的关系以及流态的演变过程等，这部分内容已独立成为水力学中堰流、孔口出流、水流衔接与消能等专题。

明渠恒定渐变流 　问题可以归结为求解某一流量时水位 z或水深h与距离s的关系。表示这一关系的曲线称为水面曲线。对于几何特性不同的明渠，分析水面曲线的方法及所得结论的详尽程度差别甚大。水面曲线的研究内容概括起来包括曲线形状分析和坐标计算两部分。对于最简单情况即底坡、糙率、断面形状和尺寸均沿程不变的棱柱形渠道，水面曲线研究成果最为成熟。利用水流能量方程可以导出水深对距离的导数为：

式中i为渠道底坡；J为某断面的水力坡度，可近似地按谢才公式计算；Fr为某断面的弗劳德数(见缓流和急流)。在流量、渠道断面尺寸及糙率已知的条件下,J和Fr均为水深h的函数。利用上式可以对正坡（i0。又按实际底坡i与临界底坡ic的相对大小分为缓坡iic、陡坡iic及临界坡i=ic三种）、平坡(i=0)及负坡(i0)上不同水深区域(以均匀流水深线N－N和临界水深线C－C为划分界限)内发生的水面曲线进行分析,共得12条曲线（图1）。至于形成这些水面曲线的具体原因可有多种，例如在缓坡渠道上建闸，如闸上游水位超过N－N线便发生M1型曲线，而下游闸孔泄流后接着发生M3型曲线（图2）。

水面曲线的计算方法最基本的是分段法。该法将整个流动分为若干流段,对每一流段直接应用能量方程。对于天然河道，分段法的公式为：

式中z为水位；v为断面平均流速；z及v的下标u和d分别代表上、下游断面；Q为流量;噖为流段平均流量模数,即噖=(Ku Kd)/2,这里,C为谢才系数（见谢才公式），A为过水面积，R为水力半径（见明渠恒定均匀流）；Δs为流段长度；α为动能校正系数；ζ为流段局部水头损失系数；g为重力加速度。

水力因素不随时间变化，但随沿程变化，又分为渐变流和急变流两种。

(1)恒定渐变。

(2)恒定急变流。常见的明渠过渡流态有：从缓流到急流的过渡(如跌水、堰流等);从急流到缓流的过渡(如水跃);变宽度河渠中的流动;弯道水流(急流时可见冲击波)等。明渠急变流常是三维流动，伴有明显的能量损失，宜用动量原理或通过模型试验解决。

明渠非均匀流是指流速、水深等水力要素沿流程发生变化的明渠水流，是明渠中最常见的流动状态 。

明渠非均匀渐变流是指流速沿程变化较小而流线接近于平行直线的明渠水流 。