非恒定流是自然界中流体运动最为普遍的形式,河道中的洪水推进、水库泄流、船闸充排水以及潮波、海浪运动等等都是典型的非恒定流问题。非恒定流的运动要素随时间而变化,其运动规律较恒定流复杂。受研究手段的限制,非恒定流研究进展缓慢,非恒定流运动的诸多特性还不明确。当前,随着水利开发建设步伐的加快,河道非恒定流问题日益突出。上游下泄的非恒定流到底对下游河道的通航条件、港口码头的安全运行以及航道的演变会产生什么影响,都还不得而知。因而,研究明渠非恒定流的传播规律及运动特性,不但对于水利学科的发展具有重要的理论意义,而且对城市防洪和航运等工程问题的解决也具有重要的实际意义。由于非恒定流问题本身较为复杂,为了探索其运动规律,本文采用理论分析和水槽试验相结合的方法,研究了光滑明渠内正弦非恒定流的传播特性。利用一套高精度非恒定流试验系统,由变频器控制水泵转速产生稳定的连续非恒定流过程,通过电磁流量计监测流量、超声水位计采集水位,经过检验,该系统精度较高。通过水槽内的非恒定流试验,系统研究了明渠非恒定流的传播特性,得到了传播速度C 0、水深H、流量Q以及变形率tu / T的变化规律。明渠非恒定流的传播速度为非恒定流波峰时的流速和微波波速之和。明渠非恒定流在传播过程中,当时间周期T较大时,波峰水深趋近于H Qmax(与非恒定流的最大流量相对应恒定流时的水深),波谷趋近于H Qmin(与非恒定流的最小流量相对应恒定流时的水深);在时间周期T较小时,波峰、波谷水深均趋近于恒定流时平均流量(Q min + Qmax)/2的水深H。明渠非恒定流传播过程中,流量的外包线变化特征与水深外包线类似;但平均流量Q 0沿程不变,而出口流量变幅Qb (x)仅与进口流量的变幅Qb以及非恒定流的周期T有关。非恒定流传播过程中会发生变形,上升段变短而下降段变长,其变形率tu / T是传播距离x、周期T和相对流量变幅的函数。结合以上研究,提出了利用流量变率和周期表达的反映非恒定流非恒定性的参数。