结构推理
某长直变坡矩形断面棱柱形渠道连接如题30图所示，远离变坡断面渠段形成均匀流。已知设计流量粗糙系数,渠道底宽，渠底坡度
（1)试按水力最优概念设计上游远离变坡断面渠段的断面尺寸；
(2)试求各渠段的临界水深；
（3)试判断各渠段水流是急坡还是缓坡？
(4）试判断各渠段水流是急流还是缓流？
(5)试求变坡断面处的水深h，并进行上、下游渠段水面曲线的连接。
【正确答案】(1)
将和、、代入明渠均匀流基本方程
得
(2)因，而与i无关，故
(3)因
由于，而与i无关，故
由此可知，上游渠段，i1＜ic1，为缓坡渠道(也可根据h01＞hc1判断)；下游渠段，i2＞ic2，为急坡渠道。
(4)根据上、下游远离变坡断面渠段出现均匀流和各渠段底坡性质可知，上游渠段水深h1＞hc1，为缓流；下游渠段水深h2＜hc2，为急流。
(5)据水面曲线连接(如解题30图所示)分析可知，变坡断面水深h＝hc1＝hc2=1.44m
【答案解析】