水利工程中大多数明渠隧洞都为非恒定的，实际中为了简化步骤，将某段时间内水力要素变化不大的流动作为恒定流来研宄。

研宄明渠非恒定流动理论，进行非恒定流动研宄的目的是为了正确分析在发生这些水力变化时，水力要素（如流量、流速、水位等）的大小变化规律。华全水泵厂研究的无压隧洞非恒定流动分析，通过计算其水力要素，提出 合理的闸门开启状态，以及无压隧洞能否保证有百分之十五到百分之二十的净空，以达到无压隧洞安全输送流体的运行。明渠非恒定流具有三个主要的特征，这些特征概括来说，就是明渠非恒定流为非均匀流，是一种波动现象，以及各个断面的水位流量关系不再是单一的稳定的关系。

1、非均匀流的特性

明渠非恒定流必然是非均匀流。水力要素等参数均为时间t和流程s的函数，随着时间和流程的变化，水力要素等参数均在发生着变化。

2、波动现象的特性

明渠非恒定流本质上是一种波动现象。压力管道中的非恒定现象的传播是依助于压力差的作用，成为压力传播。然而明渠非恒定流的传播，是依靠传输液体的重力作用，称为重力传播。

明渠非恒定流的波动与江河湖海等因为风力或者地震力的作用而产生的波动不同，风力和地震力等作用下的波动没有能量的传输，只是在运动间相差一个相位而形成水面波形的推进，波动称为振动波或者称为推进波。明渠非恒定流传播中产生的波称为变位波。这也是非恒定流波形特征产生的机理。

3、过水断面水位流量的非稳定关系

稳定时的河渠，水流为恒定流，水面坡度恒定。在非恒定流的情况下，涨水和落水都会影响水面坡度的变化，因此其流量也发生变化。这也是非恒定流的断面水位流量的非稳定关系特性。

按照目前研究成果和对明渠非恒定流波的研究分析，将明渠非恒定流的波分为以下三大类：

1、连续波和非连续波

明渠非恒定流按照水力要素变化的急剧程度来说，包括连续波和不连续波。当水力要素随时间变化缓慢时，所形成的波高相对于其波长很小，水流瞬间，可将水流流线近似的看成为直线，这种水流我们称之为非恒定渐变流。电站、泵站进行正常调节所引起的非恒定流均属于此类波形。另一类波是由于其水力要素随时间的剧烈变化而形成，较大，甚至可以达到若干米，波额水面很陡，可近似看做是渐变流，这种水流称为非恒定急变流，所形成的波为非连续波，如潮汐波、溃坝波等都属于此类波形。华全水泵研究的明渠非恒定流波按照此类区分为连续波。

2、涨水波和落水波

若水波到达之后，引起的明渠水位抬高的称为涨水波，相反，当水波到达以后引起明渠或者隧洞的水位下降的我们称之为落水波。

3、顺波和逆波

水波的传播方向与水流的方向为一致时称之为顺波，相反称之为逆波。举个简单的例子来说明，某渠道上闸门的迅速开启时，在闸门的上和下游将会发生非恒定急变流一一不连续波。下游因为其流量的增加，水位会迅速上涨，形成涨水波向渠道下游传播，闸门上游也因闸孔流量的几句增加、水位的急剧下降而形成的落水逆波向上游传播。

由于闸门孔口出流的流量减少，下游水位也因此降低，形成的落水顺波向下游传播，而上游则形成涨水逆波向上游渠道传播。明渠非恒定流的问题在水利工程建设以及各种大型调水、输水工程中经常遇到，因此研宄其基本原理与计算方法十分重要，也为工程实际中提供必要的理论支持。述明渠一维渐变非恒定流动的基本方程式，为流程S和时间t的函数关系式，包括连续性方程和运动方程，由于液体为不可压缩的连续介质，由于在dt时间段内两断面满足流量恒定的关系式。在这个等量关系的成立的条件下，各项同时除以dtds，并且将等式中的高阶微分变量以后，方程的解法目前没有精确的解析方法，目前是在实践中摸索有效的数值解析方法。常用的解法大致可以归纳为四种类型：差分法，特征线法，瞬时流态法和微辐波理论法等。差分法是把圣维南方程组离散化，微辐波理论法是先嘉定由于波动引起的各种水力要素的变化都是微小的变量，微小变量间的乘积或者是平方值都可以忽略，这样就将拟线性偏微分变化为一阶线性常微分方程，然后求解。

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