平布

[拼音]：mingqu feihengdingliu

[英文]：unsteady flow in open channel

流速、水位等隨時間變化的明渠水流。它是由於某處流量、水位等隨時間變化而引起的，例如河流中的洪水過程以及由於洩水建築物閘門調節引起的渠道水流變動等(見圖)。圖中原恆定流時的水面為實線。設想把閘門向上迅速提起，緊靠閘門的上游水體立即由閘孔洩出，流量增加，水位下降。相反，閘門下游水位升高。虛線表示了閘門上提後各瞬時的水面。由圖可見，明渠非恆定流通常表現為波，即水面壅高或降低從一處傳向別處的現象。其中起決定作用的力是重力，所以稱為重力波。這種波不但有波形的推進，而且伴隨著水質量的輸運，這是它與湖泊海洋中的波浪的根本區別。

一維非恆定流的水力要素如流速v、流量Q、水位z(水深h)、過水麵積A等均為時間t和距離s的函式:Q＝Q(s，t)、A＝A(s，t)、v＝v(s，t)、z＝z(s，t)或h＝h(s，t)。根據質量守恆和動量原理可以匯出這些函式所滿足的微分方程，即1871年法國人A.J.C.B.de聖維南提出的聖維南方程組，它包括水流連續性方程及運動方程：

連續性方程

運動方程

對於矩形斷面明渠，上式可化為：

式中

；C為謝才係數;R為水力半徑；i為底坡；g為重力加速度。K、C、R均為z或h的函式。（見謝才公式）

聖維南方程組屬於一階雙曲型擬線性偏微分方程組。結合初始條件和邊界條件聯解該方程組便可求得未知函式Q、A或v與h，但目前尚無普遍積分解。實踐中常採用近似的計算方法，如特徵線法、直接差分法、瞬態法、有限單元法等。應用電子數字計算機求數值解近年來發展迅速。這使明渠非恆定流理論廣泛地用於防洪、灌溉、航運、發電、海塗圍墾及環境保護等各項工程。其研究物件包括天然河流、人工渠道、河網、水庫、湖泊、潮汐河口、港灣及城市下水道系統等 。

參考書目

K.麥赫默德、V.葉夫耶維奇編，林秉南等譯：《明渠不恆定流》，第 1卷，水利電力出版社，北京，1987。(K.Mahmood andV.Yevjevich， Unsteady Flow in Open Channels，Vol.1，Water Resources Publications，FortCollins，Colorado，1975.)