導語：水利作業導流明渠設計一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創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、地貌、工程材料及管理等因素的影響，邊界條件十分復雜。根據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生變化的水流，是明渠水流中最基本、最簡單的水流形態，是明渠水力計算的基礎。根據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。結合工程兩岸實際地形、施工能力及在滿足安全經濟的原則下，欲將本工程分為兩次導流進行施工，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、導流明渠設計

(一)設計參數

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m，水面寬度B、過水斷面面積A、濕周x(液流過水斷面與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)：它們之間有如下關系：水面寬度B=b+2mh；過水斷面面積A=(6+m^)h；r————T濕周x=b+2hVl+m‘；水力半徑，R：：—1_，單位規定用hi；xb+2hVl+m‘h一過水斷面上渠底(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驗公式——謝才公式v=、／雨轉換得到，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，單位為mt％；確定謝才系數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，簡稱糙率，它是衡量邊壁阻力影響的一個綜合系數。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值的選擇應慎重，它對計算結果影響很大，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，則計算的過水斷面的面積小于實際所需的過水斷面的面積，渠道的過水能力將達不到實際用水的需要，并且設計阻力小于實際阻力，導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，不僅使渠道過水斷面的面積偏大，工程量增加造成浪費，還會因實際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m=2．0，粗糙系數(糙率)n=0．030，允許最大流速V=I．25m／s，通過的設計流量為Q=32m3／s，考慮安全超高0．5m，試設計該導流明渠的斷面尺寸。按最大允許流速設計，則過水斷面面積A===25．6用岸塔式布置，塔高39m。為保證進水塔在設計Ⅶ度地震下結構安全，特進行結構計算。目前計算地震作用效應的方法有擬靜力法和動力法，動力則導流明渠的底寬為b。=17．81m，水深為ho=1．26m，相應的渠堤(圍堰)高度為1．26+0．5=1．76m。

四、結論

通過以上導流明渠的計算分析，能很快地掌握施工導流明渠的初步設計。在實際工程應用中導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濟的，從而節約了工程成本也加快了施工進度。