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职业教育水利水电建筑工程专业

《水力分析与计算》

渠道断面尺寸设计

《水力分析与计算》项目组

2015年3月

水力分析与计算

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渠道断面尺寸设计

规划设计渠道时，设计流量Q由渠道所承担的输水任务确定，边坡系数m和粗糙系数n根据渠道

经过地段的地质条件、地形、建渠材料及施工工艺选定，渠道底坡i根据渠道所经地段的地形、流量

以及水流泥沙含量等情况综合考虑确定。渠道断面尺寸设计就是在已知流量Q、边坡系数m、糙率n、

底坡i的条件下，主要确定渠道底宽b和渠道的高度。对于灌溉排水渠道，渠道的高度一般按渠道的

水深再加上岸顶超高确定，对于有条件发生均匀流的渠道，渠道的水深按正常水深h计算，岸顶超

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高是为保证输水安全，渠道顶部应超出水面的高度，其取值与渠道的种类、级别及流量等因素有关，

其具体取值可参考水力计算手册，这里不再介绍。在已知流量Q、比降i、糙率n及边坡系数m的条件

下，渠道断面尺寸设计就是确定渠道底宽b和正常水深h。计算底宽b、水深h有两种情况，一种情

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况是根据实际情况给定h求b，或给定b求h，另一种情况是给定宽深比β=b/h，求b、h值。

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1.已知水深h求底宽b，或已知底宽b求水深h

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渠道正常水深h是渠道设计和渠道水流分析中重要参数。当已知流量Q、底坡i、糙率n、底宽b

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及边坡系数m求h时，由流量公式QACRi可以看出计算h必须解复杂方程，所以常采用试算、

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迭代等方法进行。

【案例1】：一梯形断面的灌溉渠道，已知底宽b=7m，底坡i=0.0003，边坡系数m=1.5，因通过

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沙壤土地段，采用浆砌石护面，以提高渠道的抗冲能力和减少渗漏损失。求通过流量Q=9.68m/s，

并保证超高Δh=0.4m时渠堤的高度。

【案例分析与计算】：

当求得水深h，加上超高即得堤的高度。查粗糙系数表得n=0.025。下面讲试算法计算正常水

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深h0

假设不同h值，运用均匀流公式求出相应的流量，当用某一h值算出的流量与已知的流量相等，

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此h值即为所求。一般情况下很难一次得到满意的结果，需要假设多个h值（最好不少于4个），并

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且使试算出的流量既有大于也有小于已知流量的，然后点绘出h～Q曲线，在曲线上由已知流量Q查

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出相应的h，此h值即为所求。下面介绍具体的求解过程。

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