渡槽的水力计算

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渡槽的水力计算主要是确定槽身断面尺寸及渡槽比降。渡槽中水流速度通常应略大于渠中流速(一般为1～2m／s)。槽中流速愈大，渡槽断面愈小，用料愈少。但增大流速，必须增大渡槽坡降，使渡槽出口处的底部高程降低，从而影响储水深度及泵站水头。此外，为防止下游冲刷，也必须妥当选定槽中流速。

(一)槽身断面的设计

1．当渡槽长度L≥(15～20)h时(h为槽内水深)，槽身断面可按明渠均匀流公式计算

式中 Q——渡槽的过水流量(m³／s)

A——渡槽过水断面面积(m²)

C——谢才系数，常用满宁公式

n——糙率。对钢筋混凝土槽身，可取n=0．013～0．015；对砌石槽身，可取n≥0．017

R——水力半径(m)

i——渡槽比降

2．当渡槽长度L≤(15～20)h时，渡槽过水流量可按淹没宽顶堰公式计算：

式中 ε——收缩系数，常取为0．85～0．90之间，可采用0．90。

Φ——流速系数，常取为0．90～0．95之间，可采用0．95

b——渡槽宽度(m)

h——渡槽槽中水深(m)

Z₀——进口水头损失(m)

g——重力加速度(9．81m／s²)

(二)水头损失与水面衔接计算

1．进口段水面降落 槽身水流按明渠均匀流计算时，进口水面降落值可按下式计算

式中 ⊿Z₁——进口水面降落(m)

V₁、V₂——分别为上游渠道及槽内平均流速(m／s)

ξ——水头损失系数，见表2－7－13

表2－7－13ξ值

2．槽身断面降落 其降落值可按下式计算

⊿Z₂=iL (m) (2－7－17)

式中 i——渡槽比降

L——渡槽长度(m)

3．出口水面回升 渡槽出口水面回升值⊿Z₃与进口水面降落值⊿Z₁有关，一般取⊿Z₃≈⊿Z₁。当下游渠道流速与槽内流速之比在～的范围内时，⊿Z₃值可按表2－7－14采用。

表2－7－14 ⊿Z₃与⊿Z₁关系

4．通过渡槽的总水面降落 其降落值按下式计算

⊿Z=⊿Z_l+⊿Z₂－⊿Z₃ (2－7－18)

⊿Z值应等于或小于渠系规划中要求的水头损失值。

5．渡槽进出口高程的确定 渡槽槽身进、出口底板高程▽₂、▽₃及出口下游渠底高程₄，分别按下式计算

▽₂=▽₁+h₁－⊿Z₁－h₂ (2－7－19)

▽₃=▽₂－⊿Z₂ (2－7－20)

▽₄=▽₃+h₂+⊿Z₃－h₃ (2－7－21)

式中 ▽_l——进口上游渠底高程，其余符号见图(2－7－17)。

图2－7－17 渡槽水力计算简图