機器基礎

[拼音]：mingqu shuiliu

[英文]：open channel flow

底面和側面為固壁而上表面與大氣接觸的水流。例如河道、渠道以及橫斷面未充滿的管道中的水流等。因為自由表面上的大氣壓強以相對壓強計為零，所以又稱為無壓流。由於自由表面是可動邊界，明渠水流的現象與所涉及的問題均較管流複雜。明渠水流的研究內容包括分析可能發生的各種水流現象、估算輸水能力及渠道縱橫斷面尺寸、確定水位或水深的沿程變化等。

明渠水流可作如下分類：

（1）根據水力要素(水深、流速等)是否隨時間變化，明渠水流分為恆定流和非恆定流。嚴格意義上的恆定流極為少見，通常把水力要素隨時間變化很緩慢的情況近似地作為恆定流處理，以使問題簡化，例如渠道的水力設計。對於水力要素隨時間變化較快的情況，例如天然河道的洪水過程、當水輪機閥門迅速啟閉時在電站引水渠中引起的水流波動、入海河口段受潮汐影響的水流等，則應作為非恆定流。

（2）根據流速是否沿程變化，明渠水流還可分為均勻流與非均勻流。前者流速沿程不變，後者則相反。非均勻流又可按流速沿程變化的情況再劃分為漸變流和急變流（見明渠恆定非均勻流）。

有時，河渠中除了有沿其軸線方向的流動──主流（又稱一次流）以外，在與軸線正交的橫斷面上還存在流動，稱為副流（或二次流）。例如河道彎段的橫斷面上靠近水面處橫向流速指向凹岸，而臨近河底處指向凸岸，這樣便形成斷面環流。彎段上主流與環流疊加而成為螺旋式前進的水流。這對凹、凸兩岸的沖刷和淤積甚為重要。

參考書目

清華大學水力學教研室編：《水力學》，修訂版，下冊，人民教育出版社，北京，1981。

Ven-teChow， Open-channelHydraulics，McGraw-Hill，New York，1959.