梯形渠道断面计算表(公式二)
运用EXCEL软件计算梯形渠道流量
运⽤EXCEL软件计算梯形渠道流量运⽤EXCEL软件计算梯形渠道流量在渠道流量的计算中，主要对⽔深进⾏试算，有时⼀次不能成功，需要进⾏多次试算，过去⽤⼿⼯计算⾮常繁琐，⼯作量⼤，容易出现错误。
⽽现在运⽤Excel软件的对数据⾃动处理和计算功能，就可以很轻松地完成渠道设计流量的计算⼯作。
下⾯仅就⾃⼰在实际⼯作中运⽤EXCEL软件对梯形渠道流量的计算⽅法作⼀简介，以供参考。
⼀、渠道流量计算公式在渠道横断⾯设计中，灌溉渠道⽔流以明渠均匀流公式计算。
明渠均匀流即是⽔流在渠道中流动，各断⾯的⽔深、断⾯平均流速和流速颁布都沿流向不变。
明渠均匀流的计算公式为：Q=ων=ωC(Ri)1/2式中ω——过⽔断⾯⾯积R——⽔⼒半径，R=ω/χχ——湿周i——渠道的底坡C——谢才系数，C＝(1/n)R1/6n——渠道糙率⼆、计算步骤计算时采⽤试算法，具体步骤如下：１、先假设⼀个⽔深h值；２、根据已知的渠底宽b、边坡系数m计算出渠道的过⽔断⾯⾯积ω、湿周χ、⽔⼒半径R；３、依据糙率n及⽔⼒半径R计算出谢才系数C值；４、⽤Q＝ωC(Ri)1/2(i已知)计算流量Q；５、若此流量与需要通过的流量相等，讲明假设的⽔深值为通过需要流量时的⽔深；若不相等，则应另假设⼀个⽔深，仍按上述步骤计算，直到算出的流量值与要求通过的流量值相等为⽌。
三、在Excel中列式计算在Excel中建⽴⼀个新的⼯作薄，在A3列输⼊所要计算的渠道名称，B3列输⼊渠道⽔深h，C3列输⼊渠道底宽b，D3列输⼊渠道边坡系数m，E3列输⼊渠道糙率n，F3列输⼊渠道底坡i等基础数据。
根据上述计算步骤，下⾯进⾏过⽔⾯积，湿周，⽔⼒半径，谢才系数及流量的计算。
选择G3单元格，输⼊公式ROUND(((D5+E5*C5)*C5),2)计算过⽔断⾯⾯积ω；选择H3单元格，输⼊公式计算湿周x=ROUND((D5+2*C5*(SQRT(1+POWER(E5,2)))),2)；选择I3单元格，输⼊公式ROUND((H5/I5),2)计算⽔⼒半径R；选择J3单元格，输⼊公式ROUND((1/F5*(POWER(J5,0.167))),2)计算谢才系数C；最后选K3单元格，输⼊公式ROUND((H5*K5*(SQRT(J5*G5))),2)计算设计流量Q。
Excel水力计算展示—明渠均匀流断面尺寸计算演示(精)
水利水电建筑工程
水力分析与计算
二 用excel求解正常水深
2.Excel计算程序编制
需要用到的公式和需要注意的问题： ①基本变量的单元格符号应加“$”加以固定； ②常用的excel计算符号： 求和 sum函数； 求差 “—”号； 求积 “ * ”号； 求商 “ / ”号； 平均数 average 函数； 开方 “sqrt”或“power（a，0.5）”函数； 幂函数 “^”或 power（a，b）=ab 三角函数 相应的三角函数（注意：默认的格 式是弧度制）。
b 2h 1 m2
R A
1 1/6 C R n
谢才公式：
Q CA Ri
水力分析与计算
A 2/3 1/2 i R i n n (b 2h 1 m2 ) 2/3
水利水电建筑工程
(b mh)h
5/3
水力分析与计算
以此为例进行说明
已知Q，i，m，b，n 明渠均匀流梯 形断面水力计 算任务 已知Q，i，m，h0，n 已知Q，i，m，n 已知Q，i，m，n，宽深比
水力分析与计算
水利水电建筑工程
水力分析与计算
二 用excel求解正常水深
2.Excel计算程序编制
（1）确定基本参数 基本参数是题目中给定的或者通过题目中的条件可以推测的参数。 在编制计算程序时，应注意这些参数在计算过程中始终不变，应当使 用“$”符号加以控制。 以该工程任务为例，题目中给定的基本参数设计流量Q0、渠道底 宽b、边坡系数m、渠道底坡 i 和糙率n 。 将以上参数一一列入计算表格的“基本参数”项。 （2）编制试算程序 依次列清试算过程中所需的全部中间变量和目标变量，并按照试算 的思路逐一编写各个变量的计算程序。
梯形渠道断面计算表(公式二)
灌溉渠道水力要素表
边坡 糙率n 系数m 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.25 水力坡 降i 宽深比 β 0.6056 0.6056 0.6056 0.6056 0.6056 0.6056 0.6056 0.6056 0.6056 0.7016 水力最优断面的 渠道底宽 渠道设计水深h0 b(m) （m） 0.5342 0.5443 0.4789 0.4745 0.5696 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0 0 0 0 0 选用渠道水深h(m) h设计 0.25 0.54 0.48 0.47 0.57 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 h加大 0.28 0.59 0.53 0.52 0.63 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.018 0.0003 0.018 0.0003 0.018 0.0003 0.018 0.0003 0.018 0.0003 0.018 0.0003 0.018 0.0003 0.018 0.0003 0.018 0.0003 0.018 0.0003
表
湿周χ (m) χ
设计
χ
加大
1.20 2.25 2.03 1.99 2.36 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
过水断面面积A （m²）
断面平均流速v （m/s） 设计流速 加大流速 0.2740778 0.28852 0.4203163 0.444124 0.3929184 0.414921 0.3882436 0.40994 0.4336346 0.458324 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
渠道水力计算
0.068611328 9.12
8.476 0.929386 47.19416011 14.398045 3.806583286
0.068611328 9.12
8.476 0.929386 47.19416011 14.398045 3.806583286
综合糙率（n)
nmax/nmin＜1.5 nmax/nmin＞
定了渠底宽度b，设一系列h，做出K=f(h)曲线图，再由已知流量Q和底坡i算出相应的流量模数K已知，在曲线图上查出
湿周（χ）
水力半径 （R）
谢才系数 流量模数 已知流量模数
（C)
（K)
（K已知）
6.52 0.693251534 37.6306567 141.620346 18.76091434 1.453306673 47.3017302 1554.77278 23.41640786 2.049844719 50.0923003 3442.49006 27.88854382 2.58170525 52.055736 6022.18949 32.36067977 3.090169944 53.6390663 9429.14667
相对稳定断面 （β）
水深 （h）
底宽
(b)
38
0.007
0 0.0209 7.448471389 1.162294654 8.657318479
(3)实用经济断面宽深比
计算方法： （1）拟定偏离系数α：α=A经/A优（一般取α=1.01～1.4） （2）计算γ： γ=h经/h优 γ=α5/2-(α*（α4-1）)1/2 （3）计算宽深比β：β=(α*（2（1+m2)1/2-m)-m)/r2
0.0225 0.020932018 0.020932018
梯形、矩形渠道水力计算表 ——有用(算出流速和流量)
A(m*m) 0.151 0.392 0.280
χ (m) 1.244 1.568 1.453
R(m) 0.121 0.250 0.193
n 0.016 0.016 0.016
C(m^1/2/s) 43.975 49.606 47.499
I 0.001 0.001 0.001
v(m/s) 0.484 0.784 0.659
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流
量
Q(m^3/s) 7.921 流 量
Q(m^3/s) 0.761
流
量
Q(m^3/s) 0.392 1.69 流 量 适用条件
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适用条件 Q(m^3/s) 0.073 0.307 0.185 r≤0.2 r＜1.0 r≥1.0 水深h 在圆弧 段以上 -1.32
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水力半径 R(m) 0.428 R(m) 0.308
糙 率 n 0.017 n 0.017
谢才系数 底坡比降 C(m^1/2/s) 51.068 C(m^1/2/s) 48.344 I 0.001 I 0.00/s) 0.968
Q(m^3/s) 1.723 Q(m^3/s) 0.702
梯形渠道断面尺寸、水深计算
水力计算表(梯形、矩形)
v(m/s) 1.352
Q(m^3/s) 10.070
计算
底坡比降 I
0.002
流速 流 量
v(m/s) 1.586
Q(m^3/s) 10.097
计算
底坡比降 I
0.002
流速 流 量
v(m/s) 1.587
Q(m^3/s) 10.066
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过水断面面积（m2）：A=(b+mh0)h0 湿周（m）：X=b+2√1+m2h0
0.5000
0.40
0.291
1.400
0.208 0.016
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引水渠试 算
水深 h(m) 5.00 22
底宽 b(m) 10.00
水深 h(m) 1.92
底宽 b(m) 1.00
边坡 m
2.00
梯形渠道断面尺寸、水深计算
过水 面积 A(m *m)
湿周 χ(m)
水力半径 R(m)
寸、水深计算
谢才系数 底坡比降
C(m^1/2/s)
I
流速 v(m/s)
谢才系数：C=1/nR1/6 流 量 流量（m3/s）:Q=AC√Ri
Q(m^3/s)
43.887
0.001
寸、水深计算
谢才系数 底坡比降
2.440 流速
243.962 流量
C(m^1/2/s)
I
v(m/s) Q(m^3/s)
49.606
糙率 n
谢才系 数
C(m^1/ 2/s)
#### 32.361
3.090
0.0275 43.887
梯形明渠水力最优断面尺寸计算书
具体计算过程如下:
渠道底部宽度b =β×h = 0.828×0.930 = 0.770m
断面面积：ห้องสมุดไป่ตู้
A = b×h+(m1+m2)/2.0×h×h
= 0.770×0.930+(1.00+1.00)/2.0×0.930×0.930 = 1.581m2
= 1.581×39.119×(0.465×0.00500)0.5= 2.983m3/s
三、计算结果：
所以，正常水深计算值h = 0.930m
渠道底部宽度b =β×h = 0.828×0.930 = 0.770m
平均流速：
渠道湿xx：
X = b+h×[(1+m1×m1)0.5+(1+m2×m2)0.5]
= 0.770+0.930×[(1+1.00×1.00)0.5+(1+1.00×1.00)0.5] = 3.401m
水力半径：
xx系数：
C = 1/n×R(xx公式)
代入上式：
×0.465= 39.119
计算流量：
Q1 = A×C×(R×i)0.5
渠底坡度：
i = 0.00500
二、计算过程：
水力最优断面的宽深比：
β= (1+m1×m1)0.5+(1+m2×m2)0.5-m1-m2 = 0.828程序采用试算法求解，正常水深h从0.1米开始以0.01米的步长递增取值。
通过程序试算，当h = 0.930m时，计算流量Q1 = 2.983m3/s
梯形
项目名称_______日期_______
运用EXCEL软件计算梯形渠道流量
运用EXCEL软件计算梯形渠道流量在渠道流量的计算中，主要对水深进行试算，有时一次不能成功，需要进行多次试算，过去用手工计算非常繁琐，工作量大，容易出现错误。
而现在运用Excel软件的对数据自动处理和计算功能，就可以很轻松地完成渠道设计流量的计算工作。
下面仅就自己在实际工作中运用EXCEL软件对梯形渠道流量的计算方法作一简介，以供参考。
一、渠道流量计算公式在渠道横断面设计中，灌溉渠道水流以明渠均匀流公式计算。
明渠均匀流即是水流在渠道中流动，各断面的水深、断面平均流速和流速颁布都沿流向不变。
明渠均匀流的计算公式为：Q=ων=ωC(Ri)1/2式中 ω——过水断面面积R——水力半径，R=ω/χ χ——湿周i——渠道的底坡C——谢才系数，C＝(1/n)R1/6n——渠道糙率二、计算步骤计算时采用试算法，具体步骤如下：１、先假设一个水深h值；２、根据已知的渠底宽b、边坡系数m计算出渠道的过水断面面积ω、湿周χ、水力半径R；３、依据糙率n及水力半径R计算出谢才系数C值；４、用Q＝ωC(Ri)1/2(i已知)计算流量Q；５、若此流量与需要通过的流量相等，讲明假设的水深值为通过需要流量时的水深；若不相等，则应另假设一个水深，仍按上述步骤计算，直到算出的流量值与要求通过的流量值相等为止。
三、 在Excel中列式计算在Excel中建立一个新的工作薄，在A3列输入所要计算的渠道名称，B3列输入渠道水深h，C3列输入渠道底宽b，D3列输入渠道边坡系数m，E3列输入渠道糙率n，F3列输入渠道底坡i等基础数据。
根据上述计算步骤，下面进行过水面积，湿周，水力半径，谢才系数及流量的计算。
选择G3单元格，输入公式ROUND(((D5+E5*C5)*C5),2)计算过水断面面积ω；选择H3单元格，输入公式计算湿周x=ROUND((D5+2*C5*(SQRT(1+POWER(E5,2)))),2)；选择I3单元格，输入公式ROUND((H5/I5),2)计算水力半径R；选择J3单元格，输入公式ROUND((1/F5*(POWER(J5,0.167))),2)计算谢才系数C；最后选K3单元格，输入公式ROUND((H5*K5*(SQRT(J5*G5))),2)计算设计流量Q。
梯形灌溉渠道横断面设计相关问题探讨
科学时代·２０１５年第０９期 84引言：渠道的横断面设计主要是为了在灌溉的时候更加方便、有效，所以说横断面设计的好坏，直接关系到灌溉的有效性。
渠道的横断面设计要保证经济、安全、实用三个基本原则，在这种原则之下，设计还要满足灌溉的用水需求；水位要求；保持畅通，不淤塞；不滑坡，不坍塌；经济实惠，施工方便等。
一、水力的最佳断面由水力学理论可以算出，明渠的输水能力能够得出水力的最佳断面，而过水断面的形状、尺寸、底坡以及粗糙系数又直接关系着明渠的输水能力。
底坡的地形条件是影响渠道设计的原因之一，粗糙系数和修建渠槽所用的材料有直接关系。
在开挖渠道的过程中，如果要节省建筑材料，就要在计算渠道水力的过程中，得到最小的过水断面面积就能达到节省材料的目的。
除此之外还有一种节省材料的办法：保持粗糙率、过水断面面积等条件不变，将渠道中的水调到最大即可。
下面的公式是明渠均匀流基本公式：上面公式中，＜Ｖ＞是水流的平均流速（ｍ／ｓ）；＜Ｒ＞是水力的半径（ｍ）；＜Ａ＞是过断面的面积（ｍ²）；＜Ｑ＞是设计的水流量（ｍ３／ｓ）；＜Ｘ＞是湿周（ｍ）；＜ｎ＞是粗糙率；＜Ｃ＞是谢才系数；＜ｉ＞是睡眠的坡降。
二、最佳水力断面和实用经济断面渠道纵横断面的设计在灌溉区设计中有着不可替代的作用，渠道本身工程量的多少以及投资的多少，都和它有直接的关系。
自然条件因素对渠道的纵断有比较大的影响，比如地形地质、土壤的疏松程度以及其他条件的规范程度等等，都是约束渠道纵断的因素。
而横断的选择也就更加重要了。
在设计横断面的过程中，水利工程中最常用的断面形式就是梯形断面。
梯形渠道的好处在于：它施工简单，并且非常安全，占地空间也小，运行非常稳定等诸多优点。
经过研究发现，在常用的梯形渠道中，水力最佳断面往往是窄深式的设计。
土渠如果用这种设计方法是非常危险的，而且在施工方面也存在着比较大的困难，经济方面也不理想，在实际的应用中还有很强的局限性。
所以，在设计的时候应该避免用这种窄深式的设计，相反，可以用宽浅式的梯形断面设计，这样可以增加渠道的水深，并且还能使得渠底形成一个比较大的选择范围，以便适应各种需求。
梯形类渠道水力最佳断面统一公式的推求
" ! < = ’ # ; # 7 #> & ( ; ’ #> ? $ ’ % ’
" 以上各式中， <# #> < $$ ; #’A ( " ) * $+ 1*’ 其余各变量的含义参见图 $、 图 ’、 图 ( 中所标 。 梯形渠道的水力最佳断面可以通过对式 # $ & 、 式 ・ !・
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梯形、矩形渠道水力计算
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算
流 量 Q(m^3/s) 0.680
算
流 量 Q(m^3/s) 0.392
算
流 量 适用条件 Q(m^3/s) 0.073 0.307 0.185 r≤0.2 r＜1.0 r≥1.0 水深h 在圆弧 段以上
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弧形渠道断面尺寸、水深计算
水 深 h(m) 0.5000 0.5000 0.5000 半径 R(m) 0.20 0.50 0.35 外倾角 弧度rad 0.248 0.364 0.496 角度° 15.00 22.00 30.00 过水面积 A(m*m) 0.151 0.392 0.280 湿 周 χ (m) 1.244 1.568 1.453 水力半径 R(m) 0.121 0.250 0.193 糙 率 n 0.016 0.016 0.016 谢才系数 C(m^1/2/s) 43.975 49.606 47.499 底坡比降 I 0.001 0.001 0.001 流 速 v(m/s) 0.484 0.784 0.659
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U型渠道断面尺寸、水深计算
水 深 h(m) 0.5000 半径 R(m) 0.40 过水面积 A(m*m) 0.291 湿 周 χ (m) 1.400 水力半径 R(m) 0.208 糙 率 n 0.016 谢才系数 C(m^1/2/s) 48.112 底坡比降 I 0.001 流 速 v(m/s) 0.694
梯形渠道断面尺寸、水深计算
水 深 h(m) 0.50 底 宽 b(m) 1.00 边坡 m 1.00 过水面积 A(m*m) 0.750 湿 周 χ (m) 2.414 水力半径 R(m) 0.311 糙 率 n 0.016 谢才系数 C(m^1/2/s) 51.435 底坡比降 I 0.001 流 速 v(m/s) 0.907
水力学2(28)
Q 40 K 设= = = 2309.4m 3 /s i 0.0003 再假设三、四个适当的b 代入上（ 再假设三、四个适当的b值，代入上（b）式右端求得相应的 见下计算表），并绘制K=f(b)曲线。 ），并绘制K=f(b)曲线 K值（见下计算表），并绘制K=f(b)曲线。
最后由K /s，点入图中查得b=10.2m b=10.2m。 最后由K设=2309.4m3/s，点入图中查得b=10.2m。即所求的 底宽b=10.2m b=10.2m。 底宽b=10.2m。
可见，若将已知的 与 代入上式 则可由上式解得b值 代入上式， 可见，若将已知的Q与i代入上式，则可由上式解得 值。由 于上式为一高次方程，直接求解b值是很困难的 值是很困难的。 于上式为一高次方程，直接求解 值是很困难的。现采用图解法 求解如下： 求解如下： 首先将已知的Q与 值代入上 值代入上（ ） 首先将已知的 与i值代入上（b）式左端求得
当给定了h 当给定了h0或b后，则 K =
Q = f(b) 或 i
求得设计流量模数
关系式求得相应的K值（假设的b值不必过多，只需使求得的K 关系式求得相应的K 假设的b值不必过多，只需使求得的K 值在K 附近，并包含大于和小于K 共三、四个值即可）， ），并 值在K设附近，并包含大于和小于K设共三、四个值即可），并 绘制K=f(b)曲线（如图a）；由求得的K设在K 绘制K=f(b)曲线（如图a）；由求得的K设在K～b关系曲线上 K=f(b)曲线 由求得的 查得所求的b 查得所求的b求。
h0 v C Ri R 23 v= = = ( ) = fv ( ) = f（α） v v 0 C0 R 0i R 0 d Q= h Q AC Ri A R 23 = = ( ) = fQ ( 0 ) = f（α） Q Q 0 A 0C0 R 0i A 0 R 0 d
渠道水力计算
过水面积A
22.73
m2
水力半径R
1.05
Q*=A*R2/3*（I）0.5/n
Q=
23.20
m m3/s
2.3
求平均流速v
平均流速v
1.02
m/s
2.4
渠道超高值
依据灌排设计规范
Fb=h/4+0.2
Fb=
0.65
m
先根据水力计算求出渠道的设计流量下的水面线，再加上相应的渠顶超高
B计算公式
B b b+2mh
Fb=h/4+0.2
Fb=
0.60
m
先根据水力计算求出渠道的设计流量下的水面线，再加上相应的渠顶超高
2、
渠道为梯形断面时：
2.1
求正常水深h
Q*n/（I）0.5=A*R2/3
Q*n/（I）0.5=
23.48
A*R2/3=
23.48
正常水深h=
1.79
m3/s m3/s
m
0.00
变量求解
2.2
求流量Q
渠 道 基 本 水力计算
一、基本数据：
1
底宽b=
10.00
2
糙率n=
0.0320
3
设计流量Q=
23.20
4
渠道坡降I=
0.0010
5
边坡系数m：
1.50
二、计算依据: 明槽均匀流的基本
计算公式
v C RJ
Q AC Ri K i
C
1 R 1/6 n
m
m3/s
（矩形为0）
V--断面的平均流速(m/s) Q--断面的流量(m3/s) A--过水断面面积(m2) R--水力半径(m) C--谢才系数