梯形渠道實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面的計(jì)算方法

梯形渠道實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面的計(jì)算方法

在渠底比降和糙率已定的情況下，通過某一規(guī)定流量所需的最小斷面，稱為水力最佳斷

面。但在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般渠道斷面都在大于水力最佳斷面的情況下選擇，為大型輸水渠

段，為了節(jié)省土石方，少占地，需要考慮較窄深的斷面；而負(fù)有配水任務(wù)的渠道，則須選擇

較寬淺的斷面。因此，實(shí)用中的渠道斷面較水力最佳斷面面積增加至4％，仍認(rèn)為基本符合

最佳水力條件，在些范圍的斷面稱為實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面。這種斷面的渠道設(shè)計(jì)流速比水力最佳斷

面的流速減少40％，其水深是水力最佳斷面水深的68％，相應(yīng)的渠底寬為290％。

一、基本公式和成果表

（一）基本公式

1.梯形渠道水力最佳斷面的寬深比、水力半徑、濕周公式：

2.梯形渠道水力最佳斷面的水深公式：

3.實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面的水力計(jì)算公式：

式中梯形渠道最佳斷面水力要素的符號(hào)：

Ｑ0──流量；

ｈ0──水深；

ｂ0──底寬

Ａ0──過水?dāng)嗝婷娣e；

Ｘ0──濕周；

Ｒ0──水力半徑；

ｉ0──比降；

Ｖ0──流速；

ｎ──糙率；

ｍ──內(nèi)邊坡系數(shù)；

α──水力最佳斷面的流速與實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面的流速相比的偏離系數(shù)。

任意梯形渠道設(shè)計(jì)斷面水力要素的符號(hào)：

Q──流量；

h──水深；

b──底寬；

A──過水?dāng)嗝婷娣e；

X──濕周；

R──水力半徑；

i──比降；

v──流速

（二）實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面的β及ｈ/ｈ0值

實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面的β及ｈ/ｈ0值的成果見附表6.1，附表6.1中α值是假定的。

ｈ/值系利用公式附6.6求解。β值則利用公式附6.7求得。

二、計(jì)算步驟

（一）計(jì)算水力最佳斷面的水力要素

1.根據(jù)已知Q、i、n、m，利用公式（附6.4）求ｈ0；

2.用公式（附6.1）計(jì)算渠底寬ｂ0；

3.用＝Ｑ／Ａ，計(jì)算流速；

4.用公式（附6.2）計(jì)算水力半徑Ｒ0。

（二）計(jì)算實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面的范圍及其渠道特性曲線所需水力要素其計(jì)算列于下表

┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬────┬───┐

│α│β│ｈ/ｈ0│h│b│ν││R│

│││││││││

├───┼───┼───┼───┼───┼───┼────┼───┤

│（1）│（2）│（3）│（4）│（5）│（6）│（7）│（8）│

└───┴───┴───┴───┴───┴───┴────┴───┘

1.表中第（1）欄α值假設(shè)為1.00、1.01、1.02、1.03、1.04；

2.表中第（2）欄β值是根據(jù)m從附表6.1中查得；

3.表中第（3）欄ｈ/是從附表6.1中查得；

4.表中第（4）欄為值乘ｈ/即得；

5.表中第（5）欄用公式（附6.7）ｂ＝βｈ計(jì)算；

6.表中第（6）欄用公式（附6.5）計(jì)算；

7.表中第（8）欄用公式（附6.5）計(jì)算。

（三）繪制渠道特性曲線

根據(jù)計(jì)算表中ｈ、ｂ及ｖ值繪制出渠道特性曲線ｂ＝ｆ(ｈ)及ｖ＝ｆ(ｈ)。再從曲線圖

上查出設(shè)計(jì)所需渠底寬、水深及流速。

三、舉例

某灌溉工程總干渠有一渠段設(shè)計(jì)流量Ｑ＝50，內(nèi)邊坡系數(shù)

ｍ＝1.25，糙率ｎ＝0.015，渠底比降ｉ＝1/2000，原設(shè)計(jì)用烏金楚斯方法計(jì)算，現(xiàn)用本方

法進(jìn)行驗(yàn)算，其成果比較如下表。

┌───────┬───┬────┬───┬────────┐

│╲水利要素│ｈ│ν│ｂ│備注│

│方法╲│（米）│(米／秒)│（米）││

├───────┼───┼────┼───┼────────┤

│烏金楚斯方法│2.85│2.100│4.8│基本公式為巴甫│

│（原設(shè)計(jì)成果）││││洛夫斯基公式│

├───────┼───┼────┼───┼────────┤

│本方法│2.82│2.130│4.8│基本公式為滿寧│

│（驗(yàn)算成果）││││公式│

└───────┴───┴────┴───┴────────┘

實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面的β及ｈ/值成果表附表6.1

┌───┬───┬───┬───┬─────┬───────┐

│α│1.00│1.01│1.02│1.03│1.04│

├───┼───┴───┴───┴─────┴───────┤

││ｈ/│

│├───┬───┬───┬─────┬───────┤

│ｍ│1.00│0.823│0.761│0.717│0.683│

│├───┴───┴───┴─────┴───────┤

││β│

├───┼────┬────┬───┬────┬──────┤

│0.00│2.000│2.985│3.525│4.005│4.453│

│0.25│1.562│2.453│2.942│3.378│3.792│

│0.50│1.236│2.091│2.559│2.977│3.374│

│0.75│1.000│1.862│2.334│2.755│3.155│

│1.00│0.829│1.729│2.222│2.662│3.080│

│1.25│0.702│1.662│2.189│2.717│3.198│

│1.50│0.606│1.642│2.211│2.818│3.340│

│1.75│0.532│1.654│2.270│3.106│3.717│

│2.00│0.472│1.689│2.357│3.278│3.938│

│2.25│0.425│1.741│2.463│3.658│4.418│

│2.50│0.386│1.806│2.584│3.278│3.938│

│2.75│0.353│1.880│2.717│3.463│4.172│

│3.00│0.325│1.961│2.859│3.658│4.418│

│3.25│0.301│2.049│3.007│3.861│4.673│

│3.50│0.281│2.141│3.162│4.0