渠道改造U形及弧形底梯形断面的设计

赵文龙，吕昌斌，王志强

(鸡西市水利勘测设计所，黑龙江鸡西158100)

渠道护坡改造过程中，从经济和安全两方面考虑，其横断面形式通常采用实用经济断面以节省工程投资;采用U形或弧形底梯形等断面以改善受力条件。本文主要谈各种防渗渠道断面参数的选择和尺寸的计算。

1 U形、弧形底梯形断面的设计

如图1和图2所示，此种断面的过水面积按式(1)计算，湿周按式(2)计算。

其中:

式中:H为水深;m为圆心角(弧度);m为上部直线段的边坡系数;为圆弧半径，m。

图1 U形断面

图2 弧形底梯形断面

由上式推导出的最佳水力断面半径与水深之比Kr=1，即水面线刚好通过圆心。此时，弧形底梯形渠的弦长与水深之比为:

式中:b为弧形底的弦长，见图2。

实际上，设计中常选用实用经济断面。实用经济断面的K0(U形渠)及Kb(弧形底梯形渠)值可按下列方法选用。

1.1 U形渠断面K0值的选择

1)当渠顶以上挖深不超过1.5 m、边坡系数m≤0.3、渠线经过耕地时，Kr值可在表1的范围内选用。

2)填方断面或渠顶以上挖深很小(接近0)以及土质差时，Kr取1.0～0.8。

表1 U形渠的Kr值

1.2 弧形底梯形渠断面Kb值的选择

一般情况下，Kb值可按普通梯形断面确定宽深比的方法选择。地形、地质条件要求采用宽浅式断面时，允许选取较大的Kb值。防渗范围超过最佳水力断面5%时的Kb值，按表2选用。

表2 弧形底梯形渠的Kb值

1.3 U形、弧形底梯形断面尺寸的计算

U形、弧形底梯形断面尺寸的计算见表3。

表3 U形、弧形底梯形断面尺寸的计算公式

2 弧形坡脚梯形渠断面设计

图3 弧形坡脚梯形断面

图4 城门洞形、正反拱形暗渠断面

3 城门洞和正反拱形暗渠断面设计

城门洞和正反拱形暗渠断面见图4，。其断面尺寸可按表4及表5的公式进行计算和设计。

表4 城门洞形断面尺寸的计算公式

表5 正反拱形断面尺寸的计算公式

［1］ 张展明，吴玉柏.灌区节水改造技术丛书(梁系改造).北京:中国水利水电出版社，2004.

［2］ 广东省水利水电科学研究院.水中填土筑坝［M］.广东:水利电力出版社，1978.