渠道设计

§5 渠道纵横断面设计

简要解释“渠道纵横断面设计”

横断面设计：确定渠道边坡、底宽、水深等。

纵断面设计：确定推算水位、确定渠底线、堤顶高程线等。

一、渠道横断面设计

（一）基本公式

明渠均匀流公式

对于梯形断面渠道:

（二）横断面计算方法

１．计算底宽ｂ和设计水深ｈ

优点：比试算法简便，比图解法精度更高。２．计算加大水深和最小水深

一般需2~3次迭代即可得到满意的结果。

（三）设计参数的确定

１．渠底比降ｉ

指单位渠长的渠底降落值。

当Q一定时, i大, 则过水断面A小,工程量小, 但控制的灌溉面积小。 i小, 则A大, 工程量大, 但控制的灌溉面大。

取值方法：

（１）接近地面比降

（２）Ｑ大，则ｉ宜小（防冲剧）

（３）平原地区ｉ小，山丘区ｉ大

２．渠床糙率ｎ

反映渠床粗糙程度。糙率大，则阻水能力大。

取值：（１）渠床光滑顺直，ｎ小

（２）Ｑ大，则ｎ小

参考教材表４-8。

请同学思考：ｎ取值偏大会造成什么后果？

ｎ取值偏小会造成什么后果？

３．边坡系数ｍ

m大, 则工程占地多,输水损失大

m小, 边坡不稳定

取值：（１）土质好（粘重），ｍ小

（２）流量大，水深大，则ｍ大

参考表4-9，4-10。

４．宽深比b

渠底宽与设计水深之比

有三种宽深比

（１）水力最优断面宽深比

特点: 断面窄深, 适用于小型渠道。

（２）满足相对稳定的宽深比

相对平稳：不冲不淤或冲淤平稳

对于一般渠道：

多沙河流上引水的渠道:

（３）实用经济断面宽深比

水力最优断面，虽然过水断面小，但由于其断面比较窄深，对大型渠道并不适用（为什么？因为不易施工，易塌）。为克服最优水力断面的缺点（加大底宽，减小水深），同时又使过水断面面积接近于最优水力断面的断面面积，因而提出实用经济断面宽深比。

计算方法：

例已知某渠道设计流量为20.3m3/s，渠底比降ｉ＝1/5000,沿线土质为粘壤土。分别计算最

优水力断面、实用经济断面、相对稳定断面的设计水深和底宽。

解：（１）最优水力断面

最优水力断面水深计算公式为

b = 0.828*4.88 =4.04(m)

（２）实用经济断面

（３）相对稳定断面

最优水力断面水深最大，实用经济断面次之。相对稳定断面最小。

以上分别计算了三断面只是为了说明计算方法，其中，最优水力断面,过于窄深, 本题不适用。本题宜选用实用经济断面。

５．渠道不冲流速、不淤流速

为保证不冲不淤，流速不能过小，也不能过大。即

不淤流速＜渠道流速＜不冲流速

（１）不冲流速

（２）不淤流速

（四）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。（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。