明渠非均匀渐变流

流速沿程变化较小而流线接近于平行直线的明渠水流。在河渠中修建挡水、泄水等建筑物后，改变了原来正常流动状态，水面产生壅高、跌落，在上下游发生非均匀流动。在棱柱形明渠中发生渐变流时，根据明渠底坡、流量、断面形式、上下游进出流边界条件或明渠内建筑物所形成的控制水位的不同，可形成12种类型的明渠水面曲线。为了确定明渠中建坝后的壅水高程和淹没范围，决定泄水渠的边墙高度等工程设计问题，需要掌握非均匀渐变流基本方程式，以便进行水面曲线的分析计算。

明渠非均匀流

恒定非均匀渐变流基本方程

在图中底坡为i的明渠非均匀流中，应用能量方程写出明渠恒定非均匀流基本微分方程式如下：

式中，dz_b为两断面间渠底的高程差值；dh为水深差值；V为断面平均流速；dh_f为沿程水头损失；dh_j为局部水头损失。对底坡较小（i＜0.1，θ≤6°）的渠槽，可用dh代替dhcosθ，误差很小。

棱柱形明渠恒定非均匀渐变流微分方程

水面线分析与计算的基础。用dz_b=ids代入式（1），用均匀流公式计算沿程水头损失，J_f为水力坡度，

（1）对正坡明渠（i＞0）的基本方程可写成

（2）对平底明渠（i=0）

（3）对负坡明渠（i＜0），以绝对值｜i｜=i′代入，得

人工明渠恒定非均匀渐变流微分方程写成断面比能沿流程变化的形式，由式（1）可得

式（5）适用于棱柱形或非棱柱形的人工明渠的水力计算。