摘要：水利建设是关乎国家发展的重要方面。明渠均匀流的施工设计是在水利建设工作中经常被用到的一种设计方式。水利明渠均匀流施工设计的好坏关乎河道对水流的承载力，与整个河道的安全性也息息相关。本文首先简要明确了明渠均匀流的概念。其次，笔者对明渠均匀流的特点进行了简要分析。再次，笔者具体阐述了明渠均匀流的产生条件。最后，笔者提出了几点明渠均匀流的施工设计策略。
关键词：均匀流；产生条件；策略
随着我国水利工程建设的快速发展，相关研究人员不断深入研究水利建设的各个设计要点。其中，对于水利明渠均匀流的施工设计成为研究人员研究工作的重点。水利明渠均匀流的施工设计与水库、城乡供水、农田灌溉等工程息息相关。因此，对于水利明渠均匀流的施工设计工作的研究工作需要不断深入。
一、明渠均匀流的概念
明渠恒定流与明渠非恒定流是相对的，如果在明渠中流淌的水流的运动时间、运动速度、运动流量等各方面要素没有随时间的变化而变化的话，我们把这样的水流称作为明渠恒定流，否则，则是明渠非恒定流。明渠均匀流是明渠恒定流的类型之一。如果在河道中水流近似呈一条直线，并且流水的深度以及流水的运行速度在整个流淌的过程中基本保持不变，这种情况下的水流我们称作明渠均匀流。
实际生活中，明渠均匀流的理想状况很难发生。因为只有在河道形状规则，河道坡面土质或者石质均匀的情况下，水流才有可能出现呈一条直线的现象。这其中还要参杂各种外界环境的各方面因素。在现实生活中，天然河道的形状都是不规则的，因此，明渠均匀流的状况很难实际发生。相关研究证明，顺直的棱柱体明渠河道相对规则，其渠道的长度可以弥补渠道宽窄的不足，水流在刚离开明渠渠道进口，或者水流在即将离开渠道出口的时候，这两个阶段的水流相对流速平稳，流量稳定。因此，专业人士认为，在明渠均匀流理想状况不存在的情况下，可以将这两个阶段的水流视为明渠均匀流。从这个角度来看，明渠均匀流是一个相对化的概念。
二、明渠均匀流的特点
明渠均匀流的主要表现是水流呈一条平直的直线。这就意味着明渠均匀流所涉及到的所有参数都是保持不变的。这一点如果科学合理的被应用到具体的施工建设工作当中，会给相关工作人员的工作带来很大的便利，也能够有效提高具体施工工作的质量。从这个点出发，我们可以总结出明渠均匀流的两个具体特点。主要表现在以下几个方面。
（一）水流经过断面的状态具有恒定性
上文已经指出，明渠均匀流的发生对于渠道的形状规则，渠道的深浅等各方面要素有着严格的要求。因此，在这种状况下，水流经过与渠道的交接面的状态具有恒定性。具体表现在水流与渠道交接面的交接面积、交接形状等方面要素的恒定性，而且，这些要素也不会随着水流流程的增长而发生变化。
（二）水流经过断面的速度具有恒定性
不仅水流经过渠道断面的状态表现具有恒定性的特征，而且，从速度的角度来看，水流经过渠道断面的流速在渠道总里程中各个部分也是不发生变化的，换句话说，即水流在明渠中的流速分布具有稳定性。
三、明渠均匀流的产生条件
上文我们已经对明渠均匀流的特点进行了相关阐述，因此，其特点也就相应的带来了其产生条件的特殊性问题。明渠均匀流的产生条件主要表现在以下几个方面。
（一）恒定水流是明渠均匀流产生的前提
水流的恒定与否是区分明渠恒定流与明渠非恒定流的重要方面。在明渠非恒定流中，水流的运行速度是无法保证恒定的，水流的急缓变化在明渠非恒定流中是常见的现象。因此，要想实现明渠恒定流，首先要保证水流的恒定性，主要表现在其速度的恒定性与水质状况的稳定性两个方面。在实际的施工建设过程中，水质状况是相关工作人员经常忽略的一个问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆实质上，水质状况会无形中产生潜在的水力摩擦力，浑浊的水质会导致水流速度的减缓。更为复杂的是，在水流的整个流淌里程发生过程中，水质的状况变化是一个慢慢凸显的过程。
（二）保持水量稳定
在实际生活中，明渠的水量来源不是单一的，很多河道都有众多的支流。但是，明渠均匀流的产生就需要保持渠道内流淌水量的稳定。这样一来，总水量是一定的，那么也就有效保障了均匀流在渠道每一个阶段的各项指标不会发生改变。
（三）明渠形状要规则
严格意义上说，明渠均匀流的概念是一个理想化的概念。根据相关数据研究，只有在顺直棱形渠道中，明渠均匀流才可能近似发生。因此，明渠均匀流的实现对于明渠形状与规则提出很高的要求。同样是棱形渠道，非顺直的明渠就很难出现均匀流现象。
（四）断面形状要稳定
水流在渠道内流淌过程中，与渠道壁发生交接，产生水流断面。即使是在顺直的棱形渠道中，如果某一个阶段的渠道壁形状发生改变，比如渠道内壁内凹或者外凸，都会对均匀流的产生造成严重影响。渠道壁的内凹与外凸直接改变了单位时间内渠道过水量。在这种情况下，更为明显的症状就是水流不再呈现一条平直的直线。因此，要想渠道均匀流的产生，必须要保持断面形状的稳定性。
（五）渠道抗干扰性要强
现实情况中，渠道往往不是一个简单的顺直的河道，即使没有沿途众多支流，很多渠道中也存在水闸等设施。这些设施当然成为水流流淌过程中的障碍物。从本质上来讲，如同断面形状对于均匀流形成的影响，这些障碍物也会通过影响单位时间内过水量，以及水流速度等因素对明渠均匀流的形成带来不利。因此，提高渠道对障碍物的抗干扰能力，也是明渠均匀流产生的重要条件之一。
四、明渠均匀流的施工设计策略
（一）有针对性的设计明渠横断面的形状
明渠种类的不同直接影响明渠横断面的形状。一般来讲，天然明渠的横断面多不规则，情况较为复杂。人工明渠横断面一般是对称的几何形状，例如可以有圆形的形状，矩形的形状等等。除了天然明渠与人工明渠以外，排水管道是明渠的又一种种类。泄洪沟与地下水排水管道是为人们所熟知的明渠。泄洪沟一般呈倒立的梯形形状，这样可以更好的提高泄洪沟泄洪能力，有效减缓特定时期过多的水量对泄洪沟渠道的渠道壁带来的强大压力。地下水排水渠道则因为其功能特殊性，在设计施工时需要对其空间面积做详细规划，因为地下水排水沟中不仅过水，污水所产生的各种气体，也会慢慢对地下水排水沟渠的形状等各方面要素产生影响。
（二）合理设定障碍物设施的开启角度
上文已经论述过明渠均匀流形成过程中会遇到的破坏性因素，障碍物是其中常见的影响因素之一。在大多数明渠中，水坝或者泵站这些设施普遍存在，当水流经过这些设施的时候，自然会形成一个水流回旋，水流与物体之间所产生的摩擦力存在一定程度的摩擦力，这些摩擦力会很大程度上会降低流水的水流速度，而且单位时间内的单位面积内明渠的过水量也会受到影响。因此，相关研究人员经过严密的计算，确定一个合理的设施开启角度，是明渠均匀流施工设计的重要策略之一。
结语
水利工程建设施工是一个严密的系统工程，每个细节都会对整体施工进度与工作质量带来影响。水利明渠均匀流的施工设计是整个水流施工建设的重要组成部分。相关领域工作人员应该不断深入对明渠均匀流设计施工的研究，理论结合实际，在实地施工作业中不断总结工作过程中的经验教训，优化施工方案，升级施工技术，从而有力的推动我国水利工程的不断发展。
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论文作者:自晓东
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/5
标签：明渠论文; 均匀论文; 水流论文; 渠道论文; 形状论文; 断面论文; 河道论文; 《基层建设》2015年第35期论文;