§5渠道纵横断面设计

§ 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

Q = AC屁（1）

式中e：渠道流量

At过水断面面积

谢才系数

R：水力半径

水力比降（明渠均匀流，与渠底比降相同）对于梯形断面渠道：

4 二(占十mk)h

湿周开二E + 2 J1 +詔和

x

将以上各式代入式⑴得

口一」0+爭必严# ⑵

诚+2汕+觀2产

上式包括行个参数，一般己知Q7燃”匚求6,A

两种建径确定b,h

(1 )先按经验拟定乩再求花

(2)引入宽深比即

B =(3)

联解式(2)和式⑶可得B和乩

(二)横断面计算方法

1.计算底宽b和设计水深h

(1)试算法

拟定苏根据式(2 )试算确定应。

拟定0，由式(2〉和式(3 )试算求出旅b.

= p h代入式〔2),试算确定氛再由b = fi h确定G (2 )图解法利用水力学教材上的诺谟图(梯形矩形断面正常水深ho求解图) (自己复习) (3 )直接计算法

将b=^代入式(2)得并整理得

曲=加+2低严(4)

g+初

由式⑷算得乩再1由b - p h算得

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

试算法

图解法

2 迭代法

3 ⑸

底宽己确定，求編吠和短步

F 面以计算轴犬为例说明（计算』姦卜的方铉完全相同）

根据Q 伏、鸟和其它己知数掳，由式⑵试算确定每吠

利用水力学教材中的诺模图。

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1

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1宜小（防冲剧）

（3）平原地区1小，山丘区1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

先计 A = )06

B = 20 + 称2

初拟坷吠为坷（略大于 如〉代入下式

? 雄+跖严

灼 - -------- ; --- 若附-屉|》允许误差，则以血代替两，代入式⑸左式，计算得新的恕。 若

覘-h 21冬允许误差，则闰即为所求的轨大.

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)，血小

(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：

2

g = 0t 2.6^A-m

(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：

•拟定偏离系数口

盘=坐一般取Q = 01〜1.04

•计算y

Y为与hj^之比。

则有y - - Ja（a4-1）

•计算宽深比3

0 -孚（2 Ji +材一初）一粘

Y

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

崗怵=2（J1+朋2 一陋）=0 828

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

h -3(月十2J1 +擁2)2门

3/®

=2.04(^?) (化+牌f寸7

* = 5.37x2.04= 10.95(JM)

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V渠道流速V不冲流速

(1)不冲流速

徐廉=3

式中K:不冲流速系数，查表4-13.

Q:渠道设计流量，解3心

(2)不淤流速