明渠水面曲线

临界水深(hK)线 N-N线:正常水深(h0)线 。

1.a区:在N-N线和K-K线之上的区域；

2.b区:在N-N线和K-K线之间的区域；

3.c区:在N-N线和K-K线之下的区域 。

明渠水面曲线是指明渠水流自由水面的纵剖面线 。

由于明渠均匀流的水面曲线是平行于渠底的直线，比较简单，因此明渠水面曲线主要研究的是非均匀流 。

曲线的名称M、S、C、H、A相应代表缓坡、陡坡、临界坡、平坡、负坡上有关水面曲线的名称 。2100433B

槽首、槽尾、进流、出流边界条件的不同或槽内建筑物所形成的控制水深的不同，可以形式各式各样的水面下。其中棱柱形槽渐变流的水面线分析最简单。

在棱柱形明渠中发生渐变流时，根据明渠底坡、流量、断面形式、上下游进出流边界条件或明渠内建筑物所形成控制水位的不同，可形成12种类型的明渠水面曲线。

水面曲线，明渠非均匀渐变流纵剖面的水面线。河渠底坡变化或河渠中设置水工建筑物(如闸、坝等)都将引起水面曲线的变化。正确估算河渠水面曲线的变化是水工建筑物设计的重要内容之一。

(1)明渠底坡有正坡（i>0）、平坡（i=0）、负坡（i<0）三大类。根据流量、渠身形状和糙率的不同，正坡明渠又分为缓坡、陡坡和临界坡3种情况。

(2)在分析和计算水面线时，必须从控制断面处的控制水深开始。急流状态时由上游控制水深开始向上游分析计算，在分析水面线之前，应在明渠底坡线的上面绘制正常水深轨迹线N-N和临界水深轨迹线C-C，这样将渠底线以上空间分1、2、3三个区域，见图（a）、图（c），用以确定水深沿程变化的趋势。对平坡和负坡明渠，只有临界水深线C-C线重合，流动只分成1和3两个区域，见图（e）。

(3)由于明渠边界条件与水流状态不同，可以形成各种非均匀流水面曲线。其中棱柱形明渠渐变流水面线就有12种，主要是壅水与降水两类曲线，如水深沿程增加，dh/ds>0，为壅水曲线；水深沿程减小，dh/ds<0，为降水曲线。所以分析水面曲线形式时，应主要分析dh/ds的正负。

(4)分析水面线时，还有一个dh/ds的极值问题。当水深（h）趋近正常水深时，dh/ds趋近于0，各种水面线均渐近正常水深线N-N。当h趋近临界水深时，水流流态将接近临界流态，dh/ds趋于无穷大，各种水面线的切线将与C-C线正交，此时，水深变化的连续性发生间断而呈急变流动。沿着水流方向，从缓流过渡到急流，以水跌方式通过临界水深；从急流过渡到缓流，以水跃的方式通过临界水深。