渠道改造U形及弧形底梯形斷面的設計

趙文龍，呂昌斌，王志強

(雞西市水利勘測設計所，黑龍江雞西158100)

渠道護坡改造過程中，從經濟和安全兩方面考慮，其橫斷面形式通常采用實用經濟斷面以節省工程投資;采用U形或弧形底梯形等斷面以改善受力條件。本文主要談各種防滲渠道斷面參數的選擇和尺寸的計算。

1 U形、弧形底梯形斷面的設計

如圖1和圖2所示，此種斷面的過水面積按式(1)計算，濕周按式(2)計算。

其中:

式中:H為水深;m為圓心角(弧度);m為上部直線段的邊坡系數;為圓弧半徑，m。

圖1 U形斷面

圖2 弧形底梯形斷面

由上式推導出的最佳水力斷面半徑與水深之比Kr=1，即水面線剛好通過圓心。此時，弧形底梯形渠的弦長與水深之比為:

式中:b為弧形底的弦長，見圖2。

實際上，設計中常選用實用經濟斷面。實用經濟斷面的K0(U形渠)及Kb(弧形底梯形渠)值可按下列方法選用。

1.1 U形渠斷面K0值的選擇

1)當渠頂以上挖深不超過1.5 m、邊坡系數m≤0.3、渠線經過耕地時，Kr值可在表1的范圍內選用。

2)填方斷面或渠頂以上挖深很小(接近0)以及土質差時，Kr取1.0～0.8。

表1 U形渠的Kr值

1.2 弧形底梯形渠斷面Kb值的選擇

一般情況下，Kb值可按普通梯形斷面確定寬深比的方法選擇。地形、地質條件要求采用寬淺式斷面時，允許選取較大的Kb值。防滲范圍超過最佳水力斷面5%時的Kb值，按表2選用。

表2 弧形底梯形渠的Kb值

1.3 U形、弧形底梯形斷面尺寸的計算

U形、弧形底梯形斷面尺寸的計算見表3。

表3 U形、弧形底梯形斷面尺寸的計算公式

2 弧形坡腳梯形渠斷面設計

圖3 弧形坡腳梯形斷面

圖4 城門洞形、正反拱形暗渠斷面

3 城門洞和正反拱形暗渠斷面設計

城門洞和正反拱形暗渠斷面見圖4，。其斷面尺寸可按表4及表5的公式進行計算和設計。

表4 城門洞形斷面尺寸的計算公式

表5 正反拱形斷面尺寸的計算公式

［1］ 張展明，吳玉柏.灌區節水改造技術叢書(梁系改造).北京:中國水利水電出版社，2004.

［2］ 廣東省水利水電科學研究院.水中填土筑壩［M］.廣東:水利電力出版社，1978.