6.4 無壓圓管均勻流的水力計(jì)算

無壓圓管指不滿流的圓管。在排水工程中被廣泛使用。對于長直的圓管,i>0,粗糙系數(shù)保持沿程不變時(shí),管中水流可以認(rèn)為是明渠均勻流。見圖6—6—3。直徑為d,水深為h的圓形管道,其過水?dāng)嗝婷娣eA、濕周χ和水力半徑R計(jì)算公式如下:

無壓圓管均勻流水力計(jì)算的基本公式仍是

或

為了避免繁瑣的計(jì)算,可以利用圖6-6-4來計(jì)算。圖中縱坐標(biāo)為充滿度α=h/d,橫坐標(biāo)為無量綱流量Q/Q0和無量綱流速v/v0。Q0和v0為圓管滿流時(shí)的流量和流速。Q與v則表示充滿度h/d時(shí)的流量和流速。從圖中可以看出,最流量發(fā)生在h/d=0.95時(shí),這時(shí)Q/Q0=1.087,因?yàn)檫@時(shí)的AR2/3最;最流速發(fā)生在h/d=0.81時(shí),這時(shí)v/v0=1.16。因?yàn)檫@時(shí)的水力半徑R最,水深再加時(shí),過水?dāng)嗝婷娣e雖有增加,但濕周增加得更快,使R反而減小。
[例6-6-3]無壓長涵管,直徑d=1.5m,底坡i=0.002,粗糙系數(shù)n=0.014,流量Q=2.5m3/s,渠中水流為均勻流。求水深h0。
[解] 先求滿管流時(shí)的Q0

查圖6—6—4得

所以