導(dǎo)語：水利作業(yè)導(dǎo)流明渠設(shè)計一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、明渠及水流的概念

明渠在自然界和實際水利工程中極為常見，明渠中的水流是具有自由水面、在重力作用下流動的水流。因此明渠水流的水力要素和邊界條件也將隨時間和空間而改變，明渠的橫斷面形狀、類型很多，受地形、地質(zhì)、地貌、工程材料及管理等因素的影響，邊界條件十分復(fù)雜。根據(jù)水流運動要素是否隨時間改變，將水流分為恒定流與非恒定流。在恒定流中，又根據(jù)水流的運動要素是否沿程變化，將水流分為均勻流與非均勻流。明渠均勻流是指水力要素隨時問和空間不發(fā)生變化的水流，是明渠水流中最基本、最簡單的水流形態(tài)，是明渠水力計算的基礎(chǔ)。根據(jù)明渠均勻流的基本特征，要形成均勻流就必須具備一定的條件：一是明渠水流必須是恒定流，且流量沿程不變，無支流的流入和流出；二是明渠為長直棱柱體正坡渠道；三是明渠的底坡、糙率沿程不變；四是明渠中不得有障礙物阻擋水流。嚴格地講，完全符合以上條件的明渠很少，因此均勻流在實際水流中極少發(fā)生，一般將大致符合這些條件的明渠水流近似地看作均勻流。在明渠中，盡可能使渠軸線順直、斷面尺寸和底坡沿程不變，基本滿足均勻流的條件，天然河道的水流多為非均勻流。然而，為簡化分析計算，通常將較為順直整齊、糙率基本一致、河床穩(wěn)定的單式斷面河段中的水流視為均勻流。

二、工程條件

某水庫設(shè)計壩址處第1年11月至次年5月，5年一遇洪峰流量為32m3／s。設(shè)計壩址處左岸山體自然坡度為60。左右，右岸山體自然坡度為45。左右。河床偏于左岸，左岸河床為砂礫石，右岸為黏土堆積岸。結(jié)合工程兩岸實際地形、施工能力及在滿足安全經(jīng)濟的原則下，欲將本工程分為兩次導(dǎo)流進行施工，第一期先施工左岸部分，并對右岸河床進行整治，在一期施工時洪水由右岸開挖成形的導(dǎo)流明渠泄向下游，從而保證左岸的混凝土施工不受上游來水的干擾，能夠順利進行。

三、導(dǎo)流明渠設(shè)計

(一)設(shè)計參數(shù)

在明渠水力計算中，常用的水力要素有：水深h、底寬b、邊坡系數(shù)m，水面寬度B、過水?dāng)嗝婷娣eA、濕周x(液流過水?dāng)嗝媾c固體邊界接觸的周界叫做濕周)、水力半徑R等。以梯形斷面為例(下圖)：它們之間有如下關(guān)系：水面寬度B=b+2mh；過水?dāng)嗝婷娣eA=(6+m^)h；r————T濕周x=b+2hVl+m‘；水力半徑，R：：—1_，單位規(guī)定用hi；xb+2hVl+m‘h一過水?dāng)嗝嫔锨?河底)最低點到水面的距離；m一渠道橫斷面的邊坡傾斜程度，一般用邊坡傾角0的余切表示，邊坡系數(shù)m值的大小表示邊坡的陡緩程度。由沿程水頭損失計算的經(jīng)驗公式——謝才公式v=、／雨轉(zhuǎn)換得到，在明渠均勻流時，J=i，所以謝才公式又可表示為v=。v=斷面平均流速，單位為m／s；c一謝才系數(shù)，單位為mt％；確定謝才系數(shù)c的公式有：c=R,i6nJ—水力坡度，總水頭線的坡度；卜明渠的底坡，即渠底線(河底線)沿水流方向傾斜的程度；n一粗糙系數(shù)，簡稱糙率，它是衡量邊壁阻力影響的一個綜合系數(shù)。目前13值已積累了較多的資料，并普遍為工程界所采用。在渠道水力計算中，對n值的選擇應(yīng)慎重，它對計算結(jié)果影響很大，無論選擇的n值偏大或偏小，將直接影響工程的造價和運行安全。在設(shè)計流量、底坡一定的情況下，所選n值小于實際值，則計算的過水?dāng)嗝娴拿娣e小于實際所需的過水?dāng)嗝娴拿娣e，渠道的過水能力將達不到實際用水的需要，并且設(shè)計阻力小于實際阻力，導(dǎo)致實際流速減小而造成渠道泥沙淤積。若所選n值大于實際值，不僅使渠道過水?dāng)嗝娴拿娣e偏大，工程量增加造成浪費，還會因?qū)嶋H流速過大引起渠道的沖刷。本例中為挖掘機挖成的人工土渠表面粗糙情況為中等，查有關(guān)資料取其糙率n=0．030。

(二)具體計算

已知條件：明渠底坡i=0．00125，邊坡系數(shù)m=2．0，粗糙系數(shù)(糙率)n=0．030，允許最大流速V=I．25m／s，通過的設(shè)計流量為Q=32m3／s，考慮安全超高0．5m，試設(shè)計該導(dǎo)流明渠的斷面尺寸。按最大允許流速設(shè)計，則過水?dāng)嗝婷娣eA===25．6用岸塔式布置，塔高39m。為保證進水塔在設(shè)計Ⅶ度地震下結(jié)構(gòu)安全，特進行結(jié)構(gòu)計算。目前計算地震作用效應(yīng)的方法有擬靜力法和動力法，動力則導(dǎo)流明渠的底寬為b。=17．81m，水深為ho=1．26m，相應(yīng)的渠堤(圍堰)高度為1．26+0．5=1．76m。

四、結(jié)論

通過以上導(dǎo)流明渠的計算分析，能很快地掌握施工導(dǎo)流明渠的初步設(shè)計。在實際工程應(yīng)用中導(dǎo)流明渠兩邊的邊坡往往都是黏土或是砂礫石材料，很少用塊石或是混凝土護面，這樣明渠中的水流速度往往超過了明渠的不沖流速，對于此種情況可以采取在坡面上用編織袋與土工膜相結(jié)合的方法對邊坡進行防護，相對于塊石和混凝土而言都是比較經(jīng)濟的，從而節(jié)約了工程成本也加快了施工進度。