渠道水力计算类型.docxVIP

渠道水力计算类型 在水利工程中，梯形渠道应用最为广泛，因而后面以梯形断面为代表，讨论渠道的水力计算方法。 因明渠流量计算公式Q = - ny/1 A 因明渠流量计算公式Q = - n y/1 A5/3 Th 将梯形的面积A = S + 湿周 % = b + 2hyl 1 + m2代入上式得(6-17) (6-17) z)六个 (6-17)z)六个4i [S + m/z)/z]5 3 (6-17) z)六个 Q n \b + 2/zTl + m7]2 3 那么。=于,这说明，梯形断面水力计算存在着(。、b、h、m、n、 变量。通常渠道的边坡系数机和糙率系数外可由渠的地质情况、施工条件、护面材料等实 测确定，或由经验查表确定。那么渠道的水力计算主要是流量计算、正常水深计算、渠宽度计 算及渠底坡度计算。 明渠均匀流的水力计算问题，可分为两大类：一类是对已建成的渠道进行计算，如校核 流速、流量、糙率和底坡；另一类是按要求设计新渠道，如确定底宽、水深、底坡、边坡系 数或超高等。 一、已成渠道的水力计算 已成渠道的水力计算任务是校核过水能力及流速，或由实测过水断面的流量反推粗糙系 数和底坡。下面以例题形式来说明。 .流量和流速的校核 【例6-3】某灌溉工程粘土渠道，总干渠全长70km,糙率〃 =0.028,断面为梯形，底宽为8m,边坡 系数加=1.5,底坡i= 1/8000,设计流量。为40m3/s。试校核当水深为4m时，能否满足通过设计流量的要 求。 解：(1)流量校核 由于渠道较长，断面规那么，底坡和糙率固定，故可按明渠均匀流计算。 因：A = (/? + mlt)h = (8 4-1.5 x 4) x 4= 56 (m2)x = b + 2/zVl + m7 = 8 + 2x4xVl + 1.52 = 22.42 (m) a 56水力半径：R =—=———=2.498 m x 22.42谢才系数：c = J_r%=1 x2.498% =41.6 m1/2/s n 0.028流 量 。=AcKi = 56x4L6x,2.498x(1 /8000) =41.17 m3 /s (2)流速较核： v = — = 41,17 = 0.74(m/s) 不淤=0.5m/sA 56 查表6-4粘土渠道，不冲流速允许值为(0.75?0.85) m/s,水力半径为2.498m, 那么实际允许流速为u不冲=u H =(0.75 ?0.85)x(2.498)% =0.942?1.07m/s 因计算流量大于设计流量，那么满足能过设计流量的要求；实际流速满足不冲、不淤允许流速要求。 .确定糙率值计算 对于已成渠道，为了检验采用的糙率系数是否符合实际，或当渠道运行一段时间后，为 了检验糙率是否发生变化，选择一段长度适中的明渠均匀流段，实测出。、工反推糙率 n值。 【例6-4】某矩形有机玻璃水槽，底宽b= 15 cm , 7K深〃 = 6.5 cm ,底坡i = 0.02,槽内水流系均匀 流动，实测该槽通过的流量。=17.3 L/s,求糙率为多少？ 解：根据明渠均匀流公式：Q二AC病 推导得：n = — R^i^Q 因A = bh = OA5 x 0.065 = 0.00975 m2z = /7 + 2/z = 0.15 + 2x0.065 = 0.28 m 0.009750.28=0.0348 m 0.009750.28 =0.0348 m 那么:〃得滔 那么: 答:该有机玻璃槽的糙率为0.0085。 .计算底坡 【例6-5］根据某渡槽中部水流为明渠均匀流，〃 =0.017，￡ = 200m,矩形断面，底宽〃 = 2m,当水深〃 = 1.0m时，通过的流量Q = 3.3011?/s。问该渡槽底坡为多少？两断面的水面落差为多少? 分析：根据明渠均匀流特性可知，底坡i ==△?//,那么水面落差等于渠底高差。 解：根据明渠均匀流公式：。=ACJ后推得如下公式： a2c2rA = bh = 2xl = 2 m2 7 = Z? + 2/z = 2 + 2xl.0=4ma 2 R = —= —= 0.5mZ 4 C=-R^=n：Q C=-R^=n ：Q2 -——x 0.5% = 52.4 m,/2 /s 0.017 3.32 A2C2R 22x52.42 x0.5 Az = 〃 = 0.002 x 200 = 0.4 米。 =0.002 答：该渡槽底坡为0.002,水面落差为0.4米。 二、新渠道的水力计算 新设计渠道水力计算的任务主要是根据具体土质、地形、渠道设计流量和使用要求等选 择断面形式，设计过水断面尺寸，或确定渠道的底坡 对梯形和矩形断面主要计算渠底宽仄 正常水深力o,也就是说：。、m、几、i求法 和山 工程中一般是根据具体要求确定一个值，求出另一个值，