奉國寺大殿

[拼音]：mingquliu

[英文]：open-channel flow

具有顯露於大氣中的自由水面的水流，如天然河道、人工渠道中的水流。明渠的流量、斷面形式、坡度、糙率等的變化，都會引起自由水面的變化，相應地也使水深和流速變化。自由水面的計算是工程中需解決的一個重要問題，如引水或排水渠道的合理斷面尺寸和流速大小的決定，攔河築壩以後水庫淹沒範圍的估算，都歸結為明渠流水面曲線的繪製。

明渠的渠身形狀和大小保持不變的長直渠道稱為稜柱形渠道；斷面形狀和大小沿程變化的渠道稱為非稜柱形渠道。

明渠恆定均勻流

在順直稜柱形長渠道中可形成渠中水深、流速沿程不變的均勻流。均勻流水力計算式：

式中Q為流量；v為流速；A為過水斷面面積；R為水力半徑（過水斷面面積與斷面固體周長，即溼周之比）；C為謝才係數，通常採用C＝R 1/6/n；n為糙率，表示渠壁的“粗糙”情況；i為底坡，即渠道底線與水平線夾角的正弦。

在工程設計中，有時要求在給定斷面面積A的條件下，使渠道通過最大的流量。從上式看出，當n、A、i一定時，要使流量Q極大，必須水力半徑R極大，即溼周極小。使渠道水力半徑為極大的斷面，稱為水力最佳斷面。通常渠道的斷面為梯形。梯形水力最佳斷面滿足如下條件：

式中m為梯形斷面邊坡比;h為水深；b為梯形斷面的底邊。矩形水力最佳斷面的水力半徑R＝h/2。

無壓管道（如下水道）具有某些水力特點。如直徑為b的圓形斷面管道，並非剛剛充滿管道時的流量或流速為最大，而是水深h＝0.95b時的流量最大；h＝0.81b時的流速最大。這是因為過水斷面面積A及水力半徑R與水深h的關係並非單調變化所引起。

明渠恆定非均勻流

在渠道底坡、斷面或糙率等沿程變化的渠道中，必然形成水深、流速沿程變化的非均勻流。

稜柱形渠道非均勻漸變流水深h沿流程s的變化，可由伯努利方程和連續性方程得到如下的規律：

式中B為斷面上水深為h時的水面寬度。用Fr2表示分母中的 Q2B/ɡA3＝v2/ɡh，

稱為弗勞德數。當Fr＜1時，渠道某處水流(如水深)的變化可影響該處上下游，這種水流稱為緩流；當Fr＞1時，某處水流的變化只波及下游而不影響上游，這種水流稱為急流。對上式積分，即可求出水深沿流程的分佈，即水面曲線，相應可求各斷面的流速。求得水深及流速沿程的變化，即可解決有關工程問題。非稜柱形渠道的水面曲線可用差分法解伯努利方程及連續性方程得到。