关于弧形底梯形渠道的实用经济断面计算公式的再探讨——《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004中计算方法的修正

许文华

(新疆喀什农三师勘测设计研究院，新疆喀什 844000)

关于弧形底梯形渠道的实用经济断面计算公式的再探讨
——《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004中计算方法的修正

许文华

(新疆喀什农三师勘测设计研究院，新疆喀什 844000)

在实际应用过程中，发现《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004中关于弧形底梯形渠道的实用经济断面的两种计算方法中，套用计算公式与查表计算出的结果不符，故对计算公式进行了重新推导，对《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004中计算公式系数进行了修正。

`弧形底梯形渠道;水力最佳断面;实用经济断面;规范;计算方法;修正

1 问题的提出

弧形底梯形断面渠道由于具有良好的水力条件及抗冻胀等特点，在严寒及寒冷的北方地区得到了日益广泛的应用。《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004已将该种断面渠道列为主要的防渗明渠形式之一，因此其水力最佳断面和实用经济断面的计算方法理所当然地受到工程技术人员的关注。然而，虽然《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004中给出了实用经济断面的两种计算方法，即套用公式计算和查表计算，但经多次实例计算复核，发现计算公式与查表计算的结果不符，甚至计算公式的计算结果无解。有鉴于此，本文将针对以上存在的问题予以解决，希望能为广大工程技术人员提供一些参考性建议。

2 规范公式实例验算

《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004附录D给出的弧形底梯形渠道(见图1)实用经济断面计算公式为：

式中：H为实用经济断面水深，m;r为实用经济断面渠底圆弧半径，m;b为实用经济断面弧形底的弦长，m;ω为实用经济断面的过水断面面积，m2;x为实用经济断面湿周;Kr为实用经济断面的弧底半径r与水深H之比。

《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004附录D给出的弧形底梯形渠道(见图1)实用经济断面水力计算见表1～表4。

表1 实用经济断面的Kr值

表2 水力最佳断面与实用经济断面的水深比H0/H

表3 实用经济断面的b/H

表4 实用经济断面与水力最佳断面的湿周比x/x0

已知某渠道，流量Q=8 m3/s，渠道边坡系数m=1.0、1.50，粗糙系数n=0.025，底坡i=0.002，试确定该渠道横断面的实用经济断面尺寸。

分别套用规范给定计算公式及查表计算渠道断面尺寸见表5。

表5 渠道实用经济断面尺寸

表1 弧形底梯形渠道横断面图

3 弧形底梯形渠道实用经济断面计算公式的推导

实用经济断面是在水力最佳断面的基础上，通过适当地稍加改变过水断面面积的大小，达到改变水力最佳条件下的渠道宽深比的目的(主要为增大宽深比)，一方面不改变通过的水量，一方面又能满足当地工程情况对渠道宽深比提出的要求，因此推求实用经济断面的计算，应从渠道的水力最佳断面与实用经济断面之间的关系计算开始。

根据渠道均匀流基本方程(公式引自《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004第6.5.1、6.5.3款)：

若令ω、R、x、H、b、r、Kr分别为实用经济断面的各项指标;ω0、R0、x0、H0、b0、r0、Kr0分别为水力最佳断面的各项指标，根据流量相等条件：

将以(13)式表达的实用经济断面湿周x和水力最佳断面湿周x0代入(16)式，并考虑到Kr0=1，可以得出：

同样利用前面的算例对计算公式和查表计算结果再复核，结果见表6。

表6 渠道实用经济断面尺寸

新推导出的公式与《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004附录D给出的计算公式比较后发现：计算A值的系数与本文推导的公式系数有出入，可能是排版过程中出现的失误，但给广大工程技术人员带来一定的麻烦，甚至设计的渠道不能通过设计流量，从而造成很大的经济损失。

4 结语

1)水力最佳断面在实际工程中，因受地形地质施工及运行条件制约，并非都是经济合理的，计算接近工程实际的经济断面十分必要。

2)在工程地质条件地形材料等具体情况允许时，优先考虑采用水力最佳断面或与之相接近的断面，这对于降低工程造价，提高经济效益具有重要的实际意义。

3)在弧形底梯形断面最佳水力断面计算的基础上，求出接近工程实际的经济断面，适合在实际工程设计中推广使用。

［1］中华人民共和国水利部.SL18-2004渠道防渗工程技术规范［S］.北京：中国水利水电出版社，2004.

［2］吴持恭.水力学：第二版［M］.北京：高等教育出版社，1995.

［3］李炜.水力计算手册：第二版［M］.北京：中国水利水电出版社，2006.

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2011-04-24

许文华(1976-)，男，河北沧州人，工程师，从事水利工程设计工作。