沟渠水力计算
排水管渠水力计算
***国内一些城市污水管道长期运行的情况说明，超 过上述最高限值，并未发生冲刷管道的现象。
3、最小管径（D）
1、为什么要规定最小管径？ 管径过小，管道容易堵塞。如： 150mm与200mm的管道
对每一张水力计算图而言，管径D和粗糙系数n是已知的，图上的曲线表示 的是Q、v、I、 h/D之间的关系，这四个因素中，只要确定两个因素，就可以通过 图查出其它两个因素。计算时， Q为已知，D不知，应确定D。只要再知道一个因 素就可以查图计算了，通常情况下先想办法假定坡度I。
由Q和I，就可查图得出v、h/D →复核v、h/D 的设计规定→若符合，则该管 段的D、I(v、h/D)即确定。若不符合，重新设定I或管径D进行计算。
各条管道的起点大都是该条管道的控制点。这些控制 点中离污水厂最远的那点，通常是整个系统的控制点。
确定控制点的标高， 一方面，要保证排水区域 内各点的污水都能够排出； 另一方面，不能因为照顾 个别控制点而增加整个管 道系统的埋深。
小结：
设计原则：不溢流、不淤积、不冲刷、通风 基本参数：6个 水力计算方法：图表法（计算器）
为简化水力计算 水力计算图（P220-236） 水力计算表
计算图：D、n已知，知道2个查2个
第六节 污水管段的水力计算方法
在进行污水管道水力计算时，各管段的设计流量为已知。
污水管网水力计算包括两方面内容： 1、确定各管段的直径和坡度 （流速和充满度）
确定出的管段直径和坡度，必须符合设计规范要求，即：计算 得来的一定管径在一定坡度的敷设下，通过设计流量时，流速要满足 最小流速、最大流速的要求，充满度要满足最大充满度的要求。 2、 确定各管段始点和终点的埋设深度（水面标高、管底标高）
排水沟排水能力计算
一、降雨强度计算已知：上海；设计重现期P＝2年；设计降雨历时t＝5分钟；径流系数=0.9 计算：设计降雨强度q＝((17.812+14.668×Lg(2))/((5+10.472)0.796))×1000/6＝418.66升/秒•公顷。
二、FX100排水沟水力计算1、已知：水深＝0.12米；沟宽＝0.1米；粗糙系数n＝0.001 ；2、计算：计算时将U形排水沟分为上部矩形和下部半圆形计算。
矩形部分：水深70mm ，底宽:100mm；计算过程：湿周＝2×0.07+0.1＝0.24m ；过流面积＝0.1×0.07＝0.007平米；水力半径＝0.007/0.24＝0.0292m ；流速v＝((0.02922/3)×(0.0010.5))/0.001＝3m/s ；矩形天沟排水量Q＝3×0.007×1000＝21L/s。
半圆形部分：半径为50mm；计算过程：湿周＝3.14×0.05＝0.157m ；过流面积＝0.5×3.14×0.05×0.05＝0.0039平米；水力半径＝0.0039/0.157＝0.0248m ；流速v＝((0.02482/3)×(0.0010.5))/0.001＝2.69m/s ；半圆形天沟排水量Q＝2.69×0.0039×1000＝10.49L/s 。
3、FX100排水沟排水能力=21+10.49=31.49L/s4、FX100排水沟基本资料：三、FX150排水沟水力计算1、已知：水深＝0.21米；沟宽＝0.15米；粗糙系数n＝0.001 ；2、计算：计算时将U形排水沟分为上部矩形和下部半圆形计算。
矩形部分：水深135mm ，底宽:150mm；计算过程：湿周＝2×0.135+0.15＝0.42m ；过流面积＝0.15×0.135＝0.0203平米；水力半径＝0.0203/0.42＝0.0483m ；流速v＝((0.04832/3)×(0.0010.5))/0.001＝4.19m/s ；矩形天沟排水量Q＝4.19×0.0203×1000＝85.06L/s 。
排水沟、截水沟等(洪峰流量)是如何计算来的？
排洪沟编号集雨面积（km 2）（河长）沟长(km)平均坡降(‰)洪峰流量(m 3/s)1#0.0130.2231.80.0982#0.0060.1643.80.048R—水力半径；χ—排水沟断面湿周；C—谢才系数；排洪沟断面按明渠均匀流公式谢才公式计算：R=A/χC=R 1/6/n式中： Q—设计坡面最大径流量；A—排水沟断面面积； ＝85mm，Cv6＝0.50=140mm，Cv 24＝0.45 根据项目区1：10000地形图量测区内各溪流集雨面积、河道长、坡降，其它参数参照当地水文部门提供的数据，分别计算两条排洪沟10年一遇的洪峰流量，详见表5-5。
表5-5 项目区排洪沟设计洪水社硎排水沟是如何计算（3）排洪沟水力计算 社硎村兰前后山经常由于暴雨产生漫流，损毁房屋基础以及农田，项目设置两条排洪沟，汇集山坡漫流，直排入河。
因流域内无实测水文资料，采用推理公式由暴雨推求设计洪水，暴雨参数由《福建省暴雨等值线图》查得： ＝48mm，Cv1＝0.45hH 1h H 6h H 24RiC A Q105260min420.5 3.569.7283.58101.646h1000.5 3.516619927724h 1200.6 3.5213.6264290.4下面这个表我是从其他《水土保持方案》复制过来的，他们是从那里查来的？是不是其他项目也可以用？根据《福建省暴雨等值线图》和《中国暴雨统计参数图集》，项目区暴雨特征值见表4-1。
表4-1 项目区暴雨特值设计频率暴雨值（mm,P= %)设计频率暴雨值（mm,P= %)中的（P= %)表示什么意思？暴雨历时均值(mm)变差系数Cv Cs/Cv n—沟渠的糙率，浆砌石明沟取0.025；i—沟道比降。
经计算，设计排洪沟断面能满足洪水过流要求。
是不是表示1小时的平均降水量48mm？ 是不是表示6小时的平均降水量85mm？ 是不是表示24小时的平均降水量140mm？A—（是不是表示要求得排水沟的断面面积？）式中R（从那里来？）R是不是水力半径RQ—设计坡面最大径流量；（从那里来？）R—水力半径；（从那里来？）C—谢才系数；（从那里来？）χ—排水沟断面湿周；（从那里来？）Cv6＝0.50是表示什么意思？Cv24＝0.45是表示什么意思？Cv1＝0.45是表示什么意思？hH 1hH 6hH 24n—沟渠的糙率，（从那里来？）浆砌石明沟取0.025；（从那里来？）i—沟道比降。
排水沟、截水沟等(洪峰流量)是如何计算来的？
排洪沟编号集雨面积（km 2）（河长）沟长(km)平均坡降(‰)洪峰流量(m 3/s)1#0.0130.2231.80.0982#0.0060.1643.80.048R—水力半径；χ—排水沟断面湿周；C—谢才系数；排洪沟断面按明渠均匀流公式谢才公式计算：R=A/χC=R 1/6/n式中： Q—设计坡面最大径流量；A—排水沟断面面积； ＝85mm，Cv6＝0.50=140mm，Cv 24＝0.45 根据项目区1：10000地形图量测区内各溪流集雨面积、河道长、坡降，其它参数参照当地水文部门提供的数据，分别计算两条排洪沟10年一遇的洪峰流量，详见表5-5。
表5-5 项目区排洪沟设计洪水社硎排水沟是如何计算（3）排洪沟水力计算 社硎村兰前后山经常由于暴雨产生漫流，损毁房屋基础以及农田，项目设置两条排洪沟，汇集山坡漫流，直排入河。
因流域内无实测水文资料，采用推理公式由暴雨推求设计洪水，暴雨参数由《福建省暴雨等值线图》查得： ＝48mm，Cv1＝0.45hH 1h H 6h H 24h H 1h H 6hH 24RiC A Qn—沟渠的糙率，浆砌石明沟取0.025；i—沟道比降。
经计算，设计排洪沟断面能满足洪水过流要求。
下面这个表我是从其他《水土保持方案》复制过来的，他们是从那里查来的？是不是其他项目也可以用？根据《福建省暴雨等值线图》和《中国暴雨统计参数图集》，项目区暴雨特征值见表4-1。
设计频率暴雨值（mm,P= %)中的（P= %)表示什么意思？ 是不是表示1小时的平均降水量48mm？ 是不是表示6小时的平均降水量85mm？ 是不是表示24小时的平均降水量140mm？A—（是不是表示要求得排水沟的断面面积？）式中R（从那里来？）R是不是水力半径RQ—设计坡面最大径流量；（从那里来？）R—水力半径；（从那里来？）C—谢才系数；（从那里来？）χ—排水沟断面湿周；（从那里来？）Cv6＝0.50是表示什么意思？Cv24＝0.45是表示什么意思？Cv1＝0.45是表示什么意思？hH 1hH 6hH 24n—沟渠的糙率，（从那里来？）浆砌石明沟取0.025；（从那里来？）i—沟道比降。
明渠均匀流的水力计算
明渠均匀流的水力计算明渠均匀流的水力计算，可分为两类：一类是对已建成的渠道，此类计算主要是校核计算，例如，校核流量、流速，求某渠段通水后的糙率等。
另一类是为设计新渠道进行水力计算，如确定底宽b、水深h、底坡i等等。
这两类计算，都是如何应用明渠均匀流基本公式的问题。
在实际工程中，梯形断面渠道应用最广，现以梯形渠道为例，来说明经常遇到的几种水力计算类型。
由明渠均匀流计算的基本公式和梯形断面各水力要素的计算公式可得231Q A Rn===(4-15)从上式中可看出Q=f(b,h,m,n,i)。
根据此表达式，我们可对梯形渠道进行水力计算。
现用算例说明。
4.1 已成渠道的水力计算如果已知其它五个数值，要求流量Q，或要求流速v，或要求糙率n，只要应用基本公式，进行简单的代数运算，就可直接求得结果。
[例4-1] 有一预制的混凝土渡槽，断面为矩形，底宽b=1.0m，底坡i=0.005，均匀流水深h=0.5m，糙率n=0.014，求通过的流量及流速。
解：矩形断面，边坡系数m=0，代入基本公式(4-15)得[]())()535323230.51.020.0142bhQn b h===+（m3/s）12.00.5Qvbh==== (m/s)[例4-2] 一梯形渠道，流量Q=16m3/s，边坡系数m=1.5，底宽b=3.0m，水深h=2.84m，底坡i=1/6000，求渠道的糙率n。
解：A=(b+mh)h=(3+1.5×2.84)×2.84=20.62m1620.62QvA====0.78m/s2313.24bχ=+=+=m20.6213.24ARχ===1.56m所以0.0223n===4.2 设计新渠道的水力计算如果已知其它五个数值，要求水深h ，或要求底宽b ，因为在基本公式(4-15)中表达b 和h 的关系式都是高次方程，不能采用直接求解法，而只能采用试算法。
试算法步骤如下：假设若干个h 值，代入基本公式，计算相应的Q 值；若所得的Q 值与已知的相等，相应的h 值即为所求。
排水沟、截水沟等(洪峰流量)是如何计算来的？
排洪沟编号集雨面积（km 2）（河长）沟长(km)平均坡降(‰)洪峰流量(m 3/s)1#0.0130.2231.80.0982#0.0060.1643.80.048R—水力半径；χ—排水沟断面湿周；排洪沟断面按明渠均匀流公式谢才公式计算： R=A/χC=R 1/6/n式中： Q—设计坡面最大径流量；A—排水沟断面面积； ＝85mm，Cv6＝0.50=140mm，Cv 24＝0.45 根据项目区1：10000地形图量测区内各溪流集雨面积、河道长、坡降，其它参数参照当地水文部门提供的数据，分别计算两条排洪沟10年一遇的洪峰流量，详见表5-5。
表5-5 项目区排洪沟设计洪水社硎排水沟是如何计算（3）排洪沟水力计算 社硎村兰前后山经常由于暴雨产生漫流，损毁房屋基础以及农田，项目设置两条排洪沟，汇集山坡漫流，直排入河。
因流域内无实测水文资料，采用推理公式由暴雨推求设计洪水，暴雨参数由《福建省暴雨等值线图》查得： ＝48mm，Cv1＝0.45hH 1h H 6h H 24h H 1h H 6hH 24RiC A QC—谢才系数；n—沟渠的糙率，浆砌石明沟取0.025；i—沟道比降。
经计算，设计排洪沟断面能满足洪水过流要求。
下面这个表我是从其他《水土保持方案》复制过来的，他们是从那里查来的？是不是其他项目也可以用？根据《福建省暴雨等值线图》和《中国暴雨统计参数图集》，项目区暴雨特征值见表4-1。
设计频率暴雨值（mm,P= %)中的（P= %)表示什么意思？ 是不是表示1小时的平均降水量48mm？ 是不是表示6小时的平均降水量85mm？ 是不是表示24小时的平均降水量140mm？A—（是不是表示要求得排水沟的断面面积？）式中R（从那里来？）R是不是水力半径RQ—设计坡面最大径流量；（从那里来？）R—水力半径；（从那里来？）C—谢才系数；（从那里来？）Cv6＝0.50是表示什么意思？Cv24＝0.45是表示什么意思？Cv1＝0.45是表示什么意思？hH 1hH 6hH 24χ—排水沟断面湿周；（从那里来？）n—沟渠的糙率，（从那里来？）浆砌石明沟取0.025；（从那里来？）i—沟道比降。
渠道水力计算表
n
2/3 1/2
V 不淤=COQ
0.5
式中 Q—渠道设计流量,m3/s; w—过水断面面积,m2; n—渠道糙率; R—渠道水力半径,m; i—渠道比降.
Q—渠道设计流量
C0—不淤流速系数
渠道流量=万亩灌水率/灌溉水利用系数*(灌溉面积/10000)*续灌渠道加大流量的加大百分数
量的深比 C。 0.2 3--5 0.3345 Q﹥10m3/s
Q=5－10m /s b/h﹥20 0.2 b/h﹤20 0.4 3 0.4 Q﹤5m /s
3
水深h 安全超高 过水面积w 湿周x 水力半径R 糙率n 渠道比降i 流量Q 流速v 1.2 0.2 1.44 3.6 0.4 0.025 2000 0.6992 0.48557
断面尺寸
b=
1.2
h=
1.4
编辑绿色区域即可
V 不淤=COQ
0.5
Q—渠道设计流量(m3/s) C0—不淤流速系数,随渠道流量和宽深比而变化
设计流量（m ／s） 加大百分数（％）
３
<1 35-30
续灌渠道加大流量的加大百分数 1-5 5-20 20-50 30-25 25-20 20-15
50-100 15-10
100-300 10-5
>300 <5
Q= 渠宽b 1.2
0.98
0.7125
650
1
0.089404
浆砌块石0.02≤n≤0.03
3明沟计算
7. 水力最佳时的断面面积 8.水力最佳半径 9.符合水力最佳断面条件时的深宽比
注意
中小型明沟，建造费用主要取决于土石方，多按 水力最佳断面条件设计。 大型明沟，取土太深会受到地质条件和地下水影 响，施工困难，造价升高，水力最佳断面可能 不是经济上最佳断面，取b/h=3或4，做成宽而 浅的断面。
10.容许的最小和最大流速 容许最小流速V min=α×R1/2 α— 与水中含土粒径有关的系数； R — 水力半径，m; 防淤泥沉积v>0.2m/s 防淤沙v>0.4m/s 防渠中滋生植物v>0.6m/s 为使沟渠不致冲刷，应限制设计流速，即规定 容许最大流速。见81页表5.3.3
为了防止水流对排水沟渠的冲刷与渗漏，要 对沟底和沟壁加固。 措施应结合当地地形、地质、纵坡和流速的 条件，因地制宜，就地取材，简易便行， 经济实用。
2.水力计算步骤与示例 （1）根据ω = Q /v，初拟尺寸。 判断流速合理。 （2）水力最佳断面 判断通过流量与设计流量相差未超过5％。 基本计算公式：Q=ω×C×√R i Q－水流通过横断面的流量，m3/s; ω－水流横断面的面积，m2; C－流速系数； R－水力半径，m; i－ 2.过水断面面积 W=b h+ m h2（教材公式有误） 3. 湿周 X=b+ k h 4. 水力半径 R= ω /x 5. 流速 V=C×√R i 6 .流速系数c=1/n Ry 主要取决于水流条件（沟渠、管道或地表等以及其 粗糙程度），在试验的基础上建立计算公式。 y在R <1时y ＝1.5√n y在R >1时y ＝1.3√n 其中R >10时y ＝1/6
5.3排水明沟计算
常用沟渠横断面的水力要素 水流横断面面积、湿周、水力半径。
排水沟排水能力计算。
一、降雨强度计算已知：上海；设计重现期P＝2年；设计降雨历时t＝5分钟；径流系数=0.9 计算：设计降雨强度q＝((17.812+14.668×Lg(2))/((5+10.472)0.796))×1000/6＝418.66升/秒•公顷。
二、FX100排水沟水力计算1、已知：水深＝0.12米；沟宽＝0.1米；粗糙系数n＝0.001 ；2、计算：计算时将U形排水沟分为上部矩形和下部半圆形计算。
矩形部分：水深70mm ，底宽:100mm；计算过程：湿周＝2×0.07+0.1＝0.24m ；过流面积＝0.1×0.07＝0.007平米；水力半径＝0.007/0.24＝0.0292m ；流速v＝((0.02922/3)×(0.0010.5))/0.001＝3m/s ；矩形天沟排水量Q＝3×0.007×1000＝21L/s。
半圆形部分：半径为50mm；计算过程：湿周＝3.14×0.05＝0.157m ；过流面积＝0.5×3.14×0.05×0.05＝0.0039平米；水力半径＝0.0039/0.157＝0.0248m ；流速v＝((0.02482/3)×(0.0010.5))/0.001＝2.69m/s ；半圆形天沟排水量Q＝2.69×0.0039×1000＝10.49L/s 。
3、FX100排水沟排水能力=21+10.49=31.49L/s4、FX100排水沟基本资料：三、FX150排水沟水力计算1、已知：水深＝0.21米；沟宽＝0.15米；粗糙系数n＝0.001 ；2、计算：计算时将U形排水沟分为上部矩形和下部半圆形计算。
矩形部分：水深135mm ，底宽:150mm；计算过程：湿周＝2×0.135+0.15＝0.42m ；过流面积＝0.15×0.135＝0.0203平米；水力半径＝0.0203/0.42＝0.0483m ；流速v＝((0.04832/3)×(0.0010.5))/0.001＝4.19m/s ；矩形天沟排水量Q＝4.19×0.0203×1000＝85.06L/s 。
第一章 明渠水力计算
第一章明渠水力计算明渠水力计算分为明渠均匀流计算及明渠非均匀流计算，这不仅是渠道工程设计的主要计算项目，也是灌区水工建筑物设计中最基本的水力计算项目。
在渡槽、涵洞、陡坡等建筑物的设计中，常需推算水面线，水面线的推算属于明渠非均匀流计算。
消能计算中的下游尾水深计算及渡槽槽身的水力计算都是明渠均匀流计算；水面线计算中的正常水深也是按明渠均匀流计算。
因此本书将首先在此简要介绍明渠水力计算。
第一节单式断面明渠均匀流水力计算一、计算公式明渠均匀流的基本计算公式如式(1—1)一式(1—3)；二、计算类型根据设计条件及要求，单式断面明渠均匀流一般可分为以下(种计算情况：(1)已知设计流量、渠底比降及渠底宽，计算水深。
(2)已知设计流量，渠底比降及水深，计算渠底宽。
(3)已知设计流量及过水断面面积、计算渠底比降。
(4)已知过水断面面积及渠底比降，计算过水流量。
上述第(3)、(4)两种情况可由式(1—1)直接求得计算结果，但不是设计中的主要计算情况．第(1)、(2)两种情况，因式(1—1)中的w、R、C 等值均包含有渠底宽及第1页水深两个未知数，因此不可能由式(1—1)简单求解，而需要经过反复试算才能得到计算结果，这两种是设计中常见的情况，为了减少计算工作量，过去多是借助有关的计算图表进行计算，现在则可采用电算。
三、算例现以算例介绍单式断面明渠均匀流不同计算情况的计算方法和步骤。
[例1—1，已知某梯形断面渠槽的渠底宽为b＝1．5m，水深为h--3．2m，边坡系数[例1—2] 已知某梯形断面渠槽的设计流量为Q＝20．07m^3／s，渠底宽为b--1．Sm，边坡系数为m--2．5，渠底比降i=1／7000，糙率为n=0．025。
试计算渠道水深。
解：本倒不可能由式(1—1)一次算出水深，需通过假定不同的水深反复试算才能求得所需值。
计算步骤是首先假定一个水深值，计算相应的w、R、C等值，然后按式(1—1)计算过水流量，如流量计算值小于设计流量，表明假定的水深偏小，再加大水深值重新计算；反之，则表明假定的水深偏大，再减小水深值重新计算，如此反复多次，直至按假定的水深计算的过水流量渐进等于设计流量时，该水深即为所求水深。
渠道水力计算类型
渠道水力计算类型在水利工程中，梯形渠道应用最为广泛，因而后面以梯形断面为代表，讨论渠道的水力计算方法。
因明渠流量计算公式32352132==x A n i i R n A Q ，将梯形的面积h mh b A )(+=、湿周212m h b ++=χ代入上式得[][]32235+12++=mh b h mh b n i Q )( (6-17) 则),,,,(=i n m h b f Q ，这说明，梯形断面水力计算存在着（Q 、b 、h 、m 、n 、i ）六个变量。
通常渠道的边坡系数m 和糙率系数n ，可由渠的地质情况、施工条件、护面材料等实测确定，或由经验查表确定。
则渠道的水力计算主要是流量计算、正常水深计算、渠宽度计算及渠底坡度计算。
明渠均匀流的水力计算问题,可分为两大类：一类是对已建成的渠道进行计算，如校核流速、流量、糙率和底坡；另一类是按要求设计新渠道，如确定底宽、水深、底坡、边坡系数或超高等。
一、已成渠道的水力计算已成渠道的水力计算任务是校核过水能力及流速，或由实测过水断面的流量反推粗糙系数和底坡。
下面以例题形式来说明。
1. 流量和流速的校核【例6-3】 某灌溉工程粘土渠道，总干渠全长70km ，糙率n =0.028，断面为梯形，底宽为8m ，边坡系数m = 1.5，底坡i=1/8000，设计流量Q 为40m 3/s 。
试校核当水深为4m 时，能否满足通过设计流量的要求。
解： (1) 流量校核由于渠道较长，断面规则，底坡和糙率固定，故可按明渠均匀流计算。
因： 4)45.18()(⨯⨯+=+=h mh b A = 56（m 2）42.22=5.1+1×4×2+8=+12+=22m h b x （m ）水力半径： 42.2256==x A R = 2.498 m 谢才系数： 6161498.2028.011⨯==R n C = 41.6 m 1/2 / s流 量 =)8000/1(×498.2×6.41×56==Ri AC Q 41.17 m 3 /s(2) 流速较核：74.0=5617.41==A Q v （m/s ）>不淤v =0.5m/s查表6-4粘土渠道，不冲流速允许值为（0.75～0.85）m/s,水力半径为2.498m, 则实际允许流速为()=498.2×)85.0~75.0(==41αR 表不冲v v 0.942～1.07m/s因计算流量大于设计流量,则满足能过设计流量的要求；实际流速满足不冲、不淤允许流速要求。
排水沟计算
5.3.3排水沟道排水沟采用梯形土沟，边坡1：0.5，沟底纵坡与地面坡度保持一致，且不小于2‰，共布置排水沟948m 。
a ）坡面洪水计算暴雨强度采用下式计算（） s ，t ，p hm s ，l q 600—10—/—2汇流时间年暴雨重现期暴雨强度⋅设计流量采用下式计算F q Q ⨯=设 （）2—，hm F 汇水面积汇水面积10.33hm 2，经计算设计流量为0.26m 3/s ，加大流量按设计流量的1.3倍计算为0.34 m 3/s 。
b ）排水沟断面尺寸渠顶安全超高根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）的规定，选择0.2m ，排水沟尺寸拟定通过试算确定，计算过程如下：----------------------------------------------------------------------[ 渠道断面简图 ]--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------[ 计算条件 ]596.0)lg 75.01(670tP q +=---------------------------------------------------------------------- [基本参数]渠道类型: 清水渠道水流运动状态:均匀流计算目标: 计算底宽和深度断面类型: 梯形断面渠道的等值粗糙高度:1.800(mm)水的运动粘滞系数: 1.011×10^-6(m2/s)计算谢才系数公式采用manning公式是否验算不冲不淤流速:验算渠道的不冲流速Vc:5.000(m/s)渠道的不淤流速Vy:2.000(m/s)渠道流量： 0.340(m3/s)渠道底坡： 0.005[几何参数]渠道宽深比(b/H):1.000渠道边坡系数m1:0.500渠道边坡系数m2:0.500渠道堤顶超高: 0.200(m)[糙率参数]渠道边坡的糙率n: 0.02500渠道边坡的糙率n1:0.02500渠道边坡的糙率n2:0.02500---------------------------------------------------------------------- [ 计算过程 ]---------------------------------------------------------------------- 一、假定水流处于:水力粗糙区。
明渠水流水力计算
第六章 明渠水流水力计算
6-2 明渠恒定均匀流
3)设计渠道断面尺寸
i b m hh Q n b 2h 1 m 2
这一类型分4种情况， 都必须试算。 (1)已知h0 ，求b
53
23
设b计算Q，点绘曲 线，内插求b 。
第六章 明渠水流水力计算
6-2 明渠恒定均匀流
（2）已知b，求h0 试算方法同（1）
第六章 明渠水流水力计算
6-2 明渠恒定均匀流
4、无压圆管均匀流的水力计算
这里主要介绍城市下水道的水力计算。 1)无压圆管均匀流的水流特征： ①属明渠均匀流：J=Jp=i； ② Q=Qmax 发生在满流之前。 即水力最优断面的充满度
m h / d 0.95
第六章 明渠水流水力计算
1/ 6
第六章 明渠水流水力计算
6-2 明渠恒定均匀流
3.水力最优断面和允许流速
1）水力最优断面：给定渠道断面 形状、尺寸、断面面积A、n 、i， 能通过的Q=Qmax。（或通过给定 流量，A=Amin )。 以梯形断面为例：当A=const, 欲 使Q=Qmax, 必须FD=Fmin, 即χ = χ min
②实用经济断面存在可能性
给定A，绘出 A mh 2h 1 m f (h) ，由图 h 可见χ 存在极小值。而χ 在的极小值附近 变化十分缓慢，即当χ 有微小变 化：h (0.6 ~ 1.6)hm ，水深h却有较大的变化范 围，因而可从中选择一个合适的宽深比。定 义实用经济断面： A (0.98 ~ 1.04) Am
因θ 很小，通常可取
i sin tg z 2 z1 l
渠系连接构筑物水力计算
第8章 渠系连接建筑物的水力计算【教学基本要求】本章主要是工程水力设计计算，包括渡槽、跌水以及渐变段等实际工程的水力计算。
这部分不内容作为本课程考试的要求，但是实际工程中会经常遇到。
希望学员们结合自己的工作需要去学习。
【内容提要和学习指导】8．1 渠系连接建筑物的水力计算基本公式1． 明槽渐变段的水力计算公式明槽渐变段的上下游水位差△z ：进口收缩渐变段 t L J gv g v z z z ⋅+-+=-=∆)22)(1(21122221ααζ 出口扩散渐变段 t L J g v g v z z z ⋅---=-=∆)22)(1(22221112ααζ明渠渐变段的长度L t ： )(min max B B L t -⋅=ηη为系数：对进口的收缩段，η取1.5～2.5；对出口的扩散段，η取2.5～3.0。
)(1212z z h h ---=∆2．渡槽的水力计算公式槽身段流量与断面尺寸的关系： i R AC Q ⋅=槽身段水面降落值： L i z z ⨯=-32进、出口渐变段的水力计算公式与明槽渐变段的水力计算公式相同。
3．跌水的水力计算公式矩形断面进口 23012H g mb Q d ε=bH K 0121ζε-= 流量系数m 按堰流确定；K ζ按图8－6所示选用。
梯形断面进口 3011112H g b m Q d = ， 23022222H g b m Q d =118.0H ctg b b θ+=， 228.0H c t g b b θ+=消能段中的跌水射程：当坎为宽顶堰时， 000)25.0(0.4H H P m L +⋅=当底坎为实用堰时： 000)3.0(34.3H H P m L +⋅=消力池的长度： j b L L L 8.00+=消力池的深度 t ch h d -''=05.1 消力墙的高度 H h c c-''=05.1 8．2 渠系连接建筑物的水力计算的基本概念1． 渐变段的分类急流渐变段与缓流渐变段；收缩渐变段与扩散渐变段；曲线型渐变段与直线型渐变段；直线型渐变段又包括：楔型、圆弧型、八字型和直角型渐变段。
路基排水沟、边沟水力计算书1
精心整理大庆至广州高速公路粤境连平至从化段D1合同段路基排水设施水力计算书一、双向八车道大庆至广州高速公路粤境连平至从化段D1合同段，选用沥青砼路面，路面和路肩（半幅）横向排水的宽度为19.75m（双向八车道），路面和硬路肩横坡为2%，土路肩为4%，路线最小纵坡为5‰。
本项目拟设置排水沟、急流槽、边沟、平台截水沟和截水沟等排水设施来排除和拦截路界范围内外的雨水。
现按照《公路排水设计规范》JTJ018-97的规定，通过计算设计径流量反算各种11Qc2)F=l3)5年。
4为c6056当路线纵坡为5‰时，浅三角型过水断面的泄水能力为Qc＝0.377×h8/3×I1/2/（i h×n）＝0.377×0.058/3×0.0050.5/（0.02×0.013）=0.035 m3/s浅三角型过水断面的泄水能力必须大于其设计径流量，即Qc>Q0.035>16.67×0.95×3.92×l×19.75×10-6那么，当路线纵坡为5‰时，拦水路缘石最长排水距离l（出水口最大间距）为l＝0.035/（16.67×0.95×3.92×19.75×10-6）＝28.55m7）检验汇流历时假设由表查得地表粗度系数为m1=0.013,路面横坡为i s=0.02,坡面流长度为Ls=19.75m，可计算得到坡面汇流历时⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=s s t i L m 1445.1467.01=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯0.0219.750.0130.4671.445=1.909min按式v=20i g 0.6得v ＝20×0.0050.6=0.83m/s ，再按式t 2=l i /(60×v)=28.55/(60×0.83)=0.57min由此，可得到汇流历时为t=t 1+t 2=1.909+0.57=2.48min<3min当路线纵坡为其它数值时，按照上述计算过程对拦水路缘石最大排水距离进行计算，并对汇流历时进行检验，结果列于表1。