渠道水力计算

流速 (v)
2.304860308 10.28546778 1.60293141
湿周（χ）
4 5 6 7 8 8.4 9 10
水力半径 （R）
0.5 0.625 0.75 0.875
1 1.05 1.125 1.25
谢才系数 流量模数 已知流量模数
（C)
（K)
（K已知）
39.5954986 55.9964911 41.0958043 101.528394 42.3637464 165.096362 43.4662484 249.036083 44.4444444 355.555556 44.8073265 404.960129 45.3255312 486.75923
1.161316514 32.2646 9.843319
流速（v）
流量（Q）
nmax/nmin＜1.5～ nmax/nmin＞ nmax/nmin＜ nmax/nmin＞1.5
2.0
1.5～2.0
1.5～2.0
～2.0
6.639646849 5.706822 73.03612 62.77503743
9
2
2
2
第三种
9
2
2
2
1.5
0.007
1.5
0.007
1.5
0.007
三、设计渠道断面（以梯形断面为例）
渠道横断面设计步骤
（１）拟定或估算各设计参数（ｉ、ｎ、ｍ、b等）。
（２）计算设计水深和底宽（ｈ、ｂ），校核不冲不淤。 思考：发生冲刷或淤积，怎么办？调整宽深比或比降 流量一定时，ｂ大，则ｖ小，ｉ大，则ｖ大。
46.1284807 644.665116
454.1868715
冲刷的最大允许流速vmax或不淤的最小允许流速vmin为控制条件，则渠道的过水断面面积和水力半径为定值。
底坡（i) 糙率
(n)
边坡系数 (m)
水力半径 （R)
面积 (A)
水深 (h)
0.007
0.0134
0
0.20915473 17.27272727 3.162919946
面积(A)
10.122 14 16 18 20
（二）底宽b已定，确定相应的水深h。如由于施工机械开挖作业宽度限定了渠底宽度b，设一系列h，做
底宽 (b)
2 10 10 10 10
水深 (h)
流量 （Q）
底坡 （i)
边坡系数(m) 糙率
(n)
2.26
2 0.0002
0
1.959 70 0.0009
2
3
70 0.0009
2
4
70 0.0009
2
5
70 0.0009
2
0.025 0.0225 0.0225 0.0225 0.0225
面积(A)
4.52 27.265362
48 72 100
（三）宽深比β=b/h已知，确定相应的b、h,小型渠道的宽深比可按水力最佳条件（以下公式给出），大
(1)水力最优断面
综合糙率（n) nmax/nmin＞1.5
～2.0
湿周 （χ）
面积(A)
谢才系数（C)
流速（v）
水力半径 （R）
nmax/nmin＜1.5～ nmax/nmin＞1.5 nmax/nmin＜1.5～
2.0
～2.0
2.0
0.093060663 10.4
13.2 1.2692308 46.24600771 11.1812568 3.126049089
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
底宽 (b)
0.661227776
(2)满足相对稳定的宽深比（相对平稳，不冲不淤或冲淤平衡）
对于一般渠道：β=3Q1/4-m 多沙河流上的引水渠道：A:Q<1.5m3/s时 B： Q=1.5～50m3/s时 β=2.6Q1/4-m
β=2.8Q1/10-m
流量 （Q）
边坡 底坡（i) 系数
(m)
糙率 (n)
高(h)
边坡系数m
底坡（i)
第一种
6
6 2.2
0
第二种
2.6
2.6 3.26
0
第三种
2.6
2.6 3.26
0
0.0036 0.007 0.007
n1
0.0225 0.0225 0.0225
糙率
二、梯形断面
断面 情况
水面宽 （B)
底宽 (b)
高(h)
边坡系数m
边坡系数n
底坡（i)
第一种
9
2
2
2
第二种
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
141.4213562
最佳条件（以下公式给出），大型渠道的宽深比β由综合技术条件给出。由以上两种相同的方法确定对应的h和b值。
断面的基础上，相应水力半径为水深的0.5倍； 断面的基础上，其底宽为水深的2倍。
流速 (v) 0.597482386
流速 (v) 3.776451938
水深 （h经）
底宽 (b)
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＞
m 2( 1 m2 m)
1、对于梯形断面，在满足水力最佳断面的基础上，相应水力半径为 2、对于矩形断面，在满足水力最佳断面的基础上，其底宽为水深的
流量 （Q）
1.5
底坡（i) 0.0005
边坡 系数 (m)
1.5
糙率 (n)
0.025
最优水力断面 （βm）
0.605551275
水深 （hm）
1.091943494
说明：以下是考虑渠道水流为明渠恒定均匀流计算
v C Ri Q AC Ri
1
1 C R6
n C 1 R y , y 2.5 n 0.13 0.75 R ( n 0.10) ,0.1m R 3m,0.011 n 0.04
n
一、矩形断面
10年 20年
断面 情况
水面宽 （B)
底宽 (b)
6.639646849 5.706822 73.03612 62.77503743
6.639646849 5.706822 73.03612 62.77503743
0.013358527 0.0155421 10.07769 11 1.091520281 75.9591429 65.28739951
。设定不同的底宽b值，计算出相应的流量模数K，做出 流量模数K已知，在曲线图上查出对应的h值，即为所求。
种相同的方法确定对应的h和b值。
积和水力半径为定值。
水深 (h)
流量 （Q）
边坡 底坡（i) 系数
(m)
糙率 (n)
α
γ
最优水力断面 （β经）
38
0.0007 0 0.0225
1.04
0.682718935 4.462512434
底宽 (b)
2 2.5 3 3.5 4 4.2 4.5 5
水深 (h)
流量 （Q）
底坡 （i)
边坡系数(m) 糙率
(n)
1
38 0.007
0.0225 0.020932018 0.020932018
n1
0.0225 0.0225 0.0225
糙率 n2
0.017 0.017 0.017
n3
χ1
0.0225 4.47213595 0.0225 4.47213595 0.0225 4.47213595
湿周 χ2
2 2 2
χ3
3.605551275 3.605551275 3.605551275
686
11.94427191 1.172109954 45.6364872 691.710583
12.94427191 1.236067977 46.0423916 819.028539 13.94427191 1.290852625 46.3763885 948.435414 14.94427191 1.338305414 46.6562706 1079.48754
流量（Q）
2.2
38
0.011 n 0.04
41.16 44.75
糙率 n2
0.0225 0.017 0.017
n3
0.0225 0.0225 0.0225
χ1
2.2 3.26 3.26
湿周 χ2
6 2.6 2.6
χ3
2.2 3.26 3.26
综合糙率（n) nmax/nmin＜1.5
～2.0
渠道底宽和水深h。
，则底宽b就有确定的解。应用以下公式计算，其中K为流量模数，相当于i=1时流量。设定不同的底宽b值，计算出相 图上查出对应的b值，即为所求。
湿周（χ）
水力Βιβλιοθήκη Baidu径 （R）
谢才系数 流量模数 已知流量模数
（C)
（K)
（K已知）
9.374 1.079795178 45.016775 473.490646
0
1.25
38 0.007
0
1.5
38 0.007
0
1.75
38 0.007
0
2
38 0.007
0
2.1
38 0.007
0
2.25
38 0.007
0
2.5
38 0.007
0
0.0225 0.0225 0.0225 0.0225 0.0225 0.0225 0.0225
0.0225
面积(A)
2 3.125
底宽 (b)
-37.7083745 5.4610068
单位：m
流速（v）
流量（Q）
nmax/nmin＞1.5～ nmax/nmin＜ nmax/nmin＞
2.0
1.5～2.0
1.5～2.0
0.755809193 41.26385 9.976681
1.161316514 32.2646 9.843319
（３）计算最小水深和加大水深。
（４）确定安全超高、堤顶宽。
（５）绘制渠道横断面图。
说明：已知流量Q、渠道底坡i、边坡系数m及粗糙系数n的条件下，决定渠道底宽和水深h。 分以下几种情况：
（一）水深h已定，确定相应的底宽b。如由通航和施工条件限定了水深h，则底宽b就有确定的解。应用 K=f(b)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，在曲线图上查出对应的b值，即为所求
4.5 6.125
8 8.82 10.125 12.5
（四）按允许流速，即不冲不淤流速，确定相应的b、h，以渠道不发生冲刷的最大允许流速vmax或不淤的
Q A
v max
R ( nv max ) 3 / 2 i1 / 2
A ( b mh ) h
( b mh ) h R
b 2h 1 m 2
允许不冲流速 （vmax）
Q AC Ri A 1 R 2 / 3i1/ 2 n
QK i
底宽 (b)
6 3 4 5 6
水深 (h)
流量 （Q）
底坡 （i)
边坡系数(m) 糙率
(n)
1.687 41.16 0.0036
0
2
70 0.007
2
2
70 0.007
2
2
70 0.007
2
2
70 0.007
2
0.0225 0.0225 0.0225 0.0225 0.0225
～2.0
1.5～2.0
湿周 （χ）
面积(A)
水力半径 （R）
谢才系数（C)
nmax/nmin＜1.5 nmax/nmin＞1.5～
～2.0
2.0
0.013358527 0.0155421 10.07769 11 1.091520281 75.9591429 65.28739951
0.013358527 0.0155421 10.07769 11 1.091520281 75.9591429 65.28739951