1.渠道设计中的典型问题

明渠均匀流理论是渠道设计中的主要理论依据。一般讲，渠道设计有以下几方面问题：

（1）已知底坡i（常根据地形情况，适当调整后决定）、过水断面参数（包括形状、尺寸）及渠床材料等，求该渠道可能通过的流量大小。

（2）已知底坡i、渠床材料及要求通过的流量，求应有的过水断面参数。

（3）已知要求通过的流量、过水断面参数及渠床材料，要求决定底坡i。这种情况常发生在设计陡槽、渡槽等情况下。

当然必须注意到：设计流量、断面参数及底坡这三个方面的问题是互相关联的，例如通过同样的流量坡度i用得大一点，断面尺寸就可以小一点等。

2.边坡系数与底坡

渠道的边坡系数由渠床土壤的性质确定，可参照表7.1.3选取。

表7.1.3

从水力学角度认为底坡i应该尽量小，这样沿程水头损失hf小，控制的灌溉面积就大。从施工角度要求底坡i尽量与地形坡度一致，这样易于使挖方与填方平衡，降低施工造价。一般是山区渠道和排水渠道的底坡i陡些，而平原渠道和灌溉渠道的底坡缓些。又一般土渠的底坡i变化范围大约为i=0.0001～0.001。当然渠道底坡i的最终选取还要与断面设计相结合。

3.不冲不淤流速——允许流速

假设渠道中的设计流速为v，不淤允许流速为v″，不冲允许流速为v′，则要求设计流速v应该满足下面不等式：

一般取v″≥0.5m/s。关于v′，水深h=0.4～1.0m时，见表7.1.4。当水深h＞1.0m时，将表中的流速乘以下列系数k 值后作为该水深下的最大允许流速。h≥1.0m 时，k=1.25；h≥2.0m时，k=1.4。

表7.1.4　单位：m/s

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4.综合粗糙系数

图7.1.6所示的渠道断面，是由三种护面组成：混凝土、光滑岩面和粗糙岩面。设它们的粗糙系数和湿周分别为n1，X1；n2，X2；n3，X3，则整个断面的综合粗糙系数n可分别按下面两种情况之一计算，即

图7.1.6

当nmax/nmin＜1.5时：

当nmax/nmin＞1.5时：

5.复式断面

如图7.1.7所示的由折线边坡组成的过水断面称为复式断面，例如洪水期的河道断面就是复式断面，如图7.1.1所示，因为它是由主河槽与滩地组成的。其特点是：主河槽的水力半径大 （因为相对滩地湿周较小）、粗糙系数小，而滩地的水力半径小、粗糙系数大，但可以认为两者的水力坡度相等。据此，计算流量公式为：

式中 Kj——复式断面各组成部分的流量模数；

i——渠道或河道的底坡。

图7.1.7