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梯形断面渠道流量计算

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梯形明渠水力最优断面尺寸计算书

梯形明渠水力最优断面尺寸计算书

梯形明渠水力最优断面尺寸计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、基本资料:1.参考书目:武汉水利电力学院编《水力计算手册》中国水利水电出版社《工程流体力学》2.输入参数:设计流量:Q = 3.000m3/s边坡系数:m1 = 1.00边坡系数:m2 = 1.00糙率系数:n = 0.0225渠底坡度:i = 0.00500二、计算过程:水力最优断面的宽深比:β= (1+m1×m1)0.5+(1+m2×m2)0.5-m1-m2 = 0.828 程序采用试算法求解,正常水深h从0.1米开始以0.01米的步长递增取值。

通过程序试算,当h = 0.930m时,计算流量Q1 = 2.983m3/s计算流量Q1与设计流量Q比较接近,此时的正常水深h就是所求的渠道水深。

具体计算过程如下:渠道底部宽度b = β×h = 0.828×0.930 = 0.770m断面面积:A = b×h+(m1+m2)/2.0×h×h= 0.770×0.930+(1.00+1.00)/2.0×0.930×0.930 = 1.581m2渠道湿周:X = b+h×[(1+m1×m1)0.5+(1+m2×m2)0.5]= 0.770+0.930×[(1+1.00×1.00)0.5+(1+1.00×1.00)0.5] = 3.401m 水力半径:R = A/X = 1.581/3.401 = 0.465m谢才系数:C = 1/n×R1/6 (曼宁公式)代入上式:C = 1/0.0225×0.4651/6 = 39.119计算流量:Q1 = A×C×(R×i)0.5= 1.581×39.119×(0.465×0.00500)0.5 = 2.983m3/s三、计算结果:所以,正常水深计算值h = 0.930m渠道底部宽度b = β×h = 0.828×0.930 = 0.770m平均流速:v = Q1/A = 2.983/1.581 = 1.886m/s。

Excel水力计算展示—明渠均匀流断面尺寸计算演示(精)

Excel水力计算展示—明渠均匀流断面尺寸计算演示(精)
水力分析与计算
水利水电建筑工程
水力分析与计算
二 用excel求解正常水深
2.Excel计算程序编制
需要用到的公式和需要注意的问题： ①基本变量的单元格符号应加“$”加以固定； ②常用的excel计算符号： 求和 sum函数； 求差 “—”号； 求积 “ * ”号； 求商 “ / ”号； 平均数 average 函数； 开方 “sqrt”或“power（a，0.5）”函数； 幂函数 “^”或 power（a，b）=ab 三角函数 相应的三角函数（注意：默认的格 式是弧度制）。
b 2h 1 m2
R A

1 1/6 C R n
谢才公式：
Q CA Ri
水力分析与计算
A 2/3 1/2 i R i n n (b 2h 1 m2 ) 2/3
水利水电建筑工程
(b mh)h
5/3
水力分析与计算
以此为例进行说明
已知Q，i，m，b，n 明渠均匀流梯 形断面水力计 算任务 已知Q，i，m，h0，n 已知Q，i，m，n 已知Q，i，m，n，宽深比
水力分析与计算
水利水电建筑工程
水力分析与计算
二 用excel求解正常水深
2.Excel计算程序编制
（1）确定基本参数 基本参数是题目中给定的或者通过题目中的条件可以推测的参数。 在编制计算程序时，应注意这些参数在计算过程中始终不变，应当使 用“$”符号加以控制。 以该工程任务为例，题目中给定的基本参数设计流量Q0、渠道底 宽b、边坡系数m、渠道底坡 i 和糙率n 。 将以上参数一一列入计算表格的“基本参数”项。 （2）编制试算程序 依次列清试算过程中所需的全部中间变量和目标变量，并按照试算 的思路逐一编写各个变量的计算程序。

渠道水力计算

渠道水力计算

0.068611328 9.12
8.476 0.929386 47.19416011 14.398045 3.806583286
0.068611328 9.12
8.476 0.929386 47.19416011 14.398045 3.806583286
综合糙率（n)
nmax/nmin＜1.5 nmax/nmin＞
定了渠底宽度b，设一系列h，做出K=f(h)曲线图，再由已知流量Q和底坡i算出相应的流量模数K已知，在曲线图上查出
湿周（χ）
水力半径 （R）
谢才系数 流量模数 已知流量模数
（C)
（K)
（K已知）
6.52 0.693251534 37.6306567 141.620346 18.76091434 1.453306673 47.3017302 1554.77278 23.41640786 2.049844719 50.0923003 3442.49006 27.88854382 2.58170525 52.055736 6022.18949 32.36067977 3.090169944 53.6390663 9429.14667
相对稳定断面 （β）
水深 （h）
底宽
(b)
38
0.007
0 0.0209 7.448471389 1.162294654 8.657318479
(3)实用经济断面宽深比
计算方法： （1）拟定偏离系数α：α=A经/A优（一般取α=1.01～1.4） （2）计算γ： γ=h经/h优 γ=α5/2-(α*（α4-1）)1/2 （3）计算宽深比β：β=(α*（2（1+m2)1/2-m)-m)/r2
0.0225 0.020932018 0.020932018

梯形、矩形渠道水力计算表 ——有用(算出流速和流量)

梯形、矩形渠道水力计算表 ——有用(算出流速和流量)

A(m*m) 0.151 0.392 0.280
χ (m) 1.244 1.568 1.453
R(m) 0.121 0.250 0.193
n 0.016 0.016 0.016
C(m^1/2/s) 43.975 49.606 47.499
I 0.001 0.001 0.001
v(m/s) 0.484 0.784 0.659
bb
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流
量
Q(m^3/s) 7.921 流 量
Q(m^3/s) 0.761
流
量
Q(m^3/s) 0.392 1.69 流 量 适用条件
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适用条件 Q(m^3/s) 0.073 0.307 0.185 r≤0.2 r＜1.0 r≥1.0 水深h 在圆弧 段以上 -1.32
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水力半径 R(m) 0.428 R(m) 0.308
糙 率 n 0.017 n 0.017
谢才系数 底坡比降 C(m^1/2/s) 51.068 C(m^1/2/s) 48.344 I 0.001 I 0.00/s) 0.968
Q(m^3/s) 1.723 Q(m^3/s) 0.702
梯形渠道断面尺寸、水深计算

梯形渠道水力最优断面分析计算的一种方法

梯形渠道水力最优断面分析计算的一种方法

Ｒ＝ｏ ｘ ２ １ ２ 一ｍ］２２ ２ １ ２ 一ｍ］ ：ｈ２ ａ ：［ （ ＋ｍ ） ／ ｈ／ １ （ ＋ｍ ） ｈ ／
（） ７
将 （） （ ） ５ 、７ 代入（ ） ， ： ３式 得
Ｑ ａ＇ Ｒ ： ｅ ． ｎ
解得
：［（ ＋ｍ） —ｍ ｈ ｎ（／ ）３以 ２１ ２ ］２ ．ｈ２２］ ／ ／
－
在 般的水力学教科书中， 所给出的梯形水力最优断面
应满 足的几何条件是 ： ｂ＝ ［ １ ） 一ｍ］ ２ （＋ ｈ
在中小渠道设 计 的取 值范 围 内， 出各 出始 变 量 的座 标 点 算 局， 绘制 出求解水深 的诺模 图（ １ 。 图 ） ．
式中： 为断面底宽； 为断面水深； ｂ ｈ ｍ为边坡系数。
ｔ ｂ ｍ ， ＝ ２１ ｍ） 二 ］２ ． ｏ ＝（ ＋ ｈｈ ［（ ＋ ２ ） ｍｈ
ｘ ＋２ （ ＋ｍ ） ＝２２ １ ２ ＝ｂ ｈ １ ２ ［ （ ＋ｍ ）
，
。
ｍｈ ］ ‘
（） ５
（） ６
一
于是 ， 可求 得水 力半 径 Ｒ为 ：
［ 日期 ］ ０ — ６ ２ 收稿 ２ ５ ０ —０ ０
ＢＱ（ ， 拳 秒Ｊ
［ 作者简介］ 周开元（ ７ 一 ， 上海人 ， １ ３ ） 男， ９ 工程师； 君（ ６ 一）男， 宿良 １ ８ ， 山东掖县人 ， ９ 工程师。
一
２ ９ —
维普资讯
２０ ０６年
第 ｉ 期 （ ３卷） 第 ４
黑
龙
江
水
利
科
技
Ｎｏ １２ ｏ ． ．ｏ ６
Ｊ
式 中： 为渠道糙率 。 ｎ
・
将 （） ２ 代入 （） ， １式 得

U形渠道

U形渠道
=0， m′=1。 断面为半圆， K b = =2.0。
H
b
U 形渠道的K r 值 m（a） θ Kr 0（0° ） 180° 0.65-0.72 2） 0.1（5.7° ） 168.6° 0.62-0.68 0.2（11.3° ） 157.4° 0.56-0.63 0.3（16.7° ） 146.6° 0.49-0.56 0.4（21.8° ） 136.4° 0.39-0.47
U 形、弧形底梯形断面设计 1. 流量计算 Q = C × A × Ri 式中： A = K A × H2 X = KX × H KA = (
θ 2
+ 2m − 2m′) × K 2 r + 2×
θ 2
m′ − m × K r + m
K X = 2 × (m + H 为水深，m；
θ 2
− m′) × K r + 2m′
2 θ
（4） 过水断面面积 A: 已知：r、m（a） 、H2 , A=
r2 2
π × 1−
a 90°
− sin 2a + H2 × 2r × cos a + H2 tan a
（5） 湿周 X： 已知：B、r、m（a） 、H2 ， X=π r× 1−
a 90°
+
2H 2 cos a
或：X = （6） 水力半径 R： 已知：A、X， R=
A X
B m
× 1 + m2 -
2r m× 1 −m cot −1 m
（7） 弧段水深H1 ： 已知：H、H2 , H1 = H − H2 湿周中 2 cot −1 m为弧度值，弧度为 57.32484° 5. U 形渠道计算实例 已知：K r =0.8，m=0.3，H=0.6m，i=0.008 求：U 形渠道过流量 解：1.计算半径 r： r = K r × H = 0.8 × 0.6 = 0.48m 2.计算圆心角θ ： θ = 2 × cot −1 m = 2 × cot −1 0.3 = 2 × 90° − 16.7° = 146.6° 3.计算K A KA =

梯形明渠水力最优断面尺寸计算书

计算流量Q1与设计流量Q比较接近，此时的正常水深h就是所求的渠道水深。
具体计算过程如下:
渠道底部宽度b =β×h = 0.828×0.930 = 0.770m
断面面积：ห้องสมุดไป่ตู้
A = b×h+(m1+m2)/2.0×h×h
= 0.770×0.930+(1.00+1.00)/2.0×0.930×0.930 = 1.581m2
= 1.581×39.119×(0.465×0.00500)0.5= 2.983m3/s
三、计算结果：
所以，正常水深计算值h = 0.930m
渠道底部宽度b =β×h = 0.828×0.930 = 0.770m
平均流速：
渠道湿xx：
X = b+h×[(1+m1×m1)0.5+(1+m2×m2)0.5]
= 0.770+0.930×[(1+1.00×1.00)0.5+(1+1.00×1.00)0.5] = 3.401m
水力半径：
xx系数：
C = 1/n×R(xx公式)
代入上式：
×0.465= 39.119
计算流量：
Q1 = A×C×(R×i)0.5
渠底坡度：
i = 0.00500
二、计算过程：
水力最优断面的宽深比：
β= (1+m1×m1)0.5+(1+m2×m2)0.5-m1-m2 = 0.828程序采用试算法求解，正常水深h从0.1米开始以0.01米的步长递增取值。
通过程序试算，当h = 0.930m时，计算流量Q1 = 2.983m3/s
梯形
项目名称_______日期_______

水力学教材习题解答习题解答7

第 七 章 习 题 解 答7-1 梯形断面壤土渠道，已知通过流量Q = 10.5 m 3/s ，底宽b = 8.9 m ，边坡系数m = 1.5，正常水深h 0= 1.25 m ，糙率 n = 0.025，求底坡i 和流速v 。

解： A = 1.25×(8.9+1.5×1.25) = 13.47 m 2，χ= 8.9+2×1.25×25.11+= 13.41 m ， R = A /χ=1.005 m ，C = 1.0051/6/0.025 = 40.03 m 1/2·s ， K = ACR 1/2=540.57 m/3si = (Q /K )2 = 0.000377，v = Q /A = 0.78 m/s7-2 有一灌溉干渠，断面为梯形，底宽b = 2.2 m ，边坡系数m = 1.5，实测得流量Q = 8.11 m 3/s 时，均匀流水深h 0 = 2 m ，在1800m 长的顺直渠段水面落差Δh = 0.5 m ，求渠道的糙率n 。

解：i = J = J P = △h /L =1/3600，A = 2×(2.2+1.5×2 ) = 10.4 m 2， χ= 2.2+2×2×25.11+= 9.41 m ， R = A /χ= 1.105 mn = AR 2/3i 1/2/Q = 0.02287-3 一石渠的边坡系数m = 0.1，糙率n = 0.020，底宽b = 4.3 m ，水深h = 2.75 m ，底坡i = 1/2000，求流量和流速。

解：A = 2.75×(4.3+0.1×2.75 ) = 12.58 m 2，χ= 4.3+2×2.75×21.01+= 9.83 m R = A /χ= 1.28 m ，v = n i R 32=1.318 m/s ， Q = vA =16.58 m 3/s7-4 直径为d 的圆形管道中的明槽均匀流动，试根据式（7-2-5）导出Q/Q 1~h/d 的关系式（Q 1为h/d = 1时的流量），并论证当充满度h/d 为多大时Q/Q 1达到最大值。

运用EXCEL软件计算梯形渠道流量

运用EXCEL软件计算梯形渠道流量在渠道流量的计算中，主要对水深进行试算，有时一次不能成功，需要进行多次试算，过去用手工计算非常繁琐，工作量大，容易出现错误。

而现在运用Excel软件的对数据自动处理和计算功能，就可以很轻松地完成渠道设计流量的计算工作。

下面仅就自己在实际工作中运用EXCEL软件对梯形渠道流量的计算方法作一简介，以供参考。

一、渠道流量计算公式在渠道横断面设计中，灌溉渠道水流以明渠均匀流公式计算。

明渠均匀流即是水流在渠道中流动，各断面的水深、断面平均流速和流速颁布都沿流向不变。

明渠均匀流的计算公式为：Q=ων=ωC(Ri)1/2式中 ω——过水断面面积R——水力半径，R=ω/χ χ——湿周i——渠道的底坡C——谢才系数，C＝(1/n)R1/6n——渠道糙率二、计算步骤计算时采用试算法，具体步骤如下：１、先假设一个水深h值；２、根据已知的渠底宽b、边坡系数m计算出渠道的过水断面面积ω、湿周χ、水力半径R；３、依据糙率n及水力半径R计算出谢才系数C值；４、用Q＝ωC(Ri)1/2(i已知)计算流量Q；５、若此流量与需要通过的流量相等，讲明假设的水深值为通过需要流量时的水深；若不相等，则应另假设一个水深，仍按上述步骤计算，直到算出的流量值与要求通过的流量值相等为止。

三、 在Excel中列式计算在Excel中建立一个新的工作薄，在A3列输入所要计算的渠道名称，B3列输入渠道水深h，C3列输入渠道底宽b，D3列输入渠道边坡系数m，E3列输入渠道糙率n，F3列输入渠道底坡i等基础数据。

根据上述计算步骤，下面进行过水面积，湿周，水力半径，谢才系数及流量的计算。

选择G3单元格，输入公式ROUND(((D5+E5*C5)*C5),2)计算过水断面面积ω；选择H3单元格，输入公式计算湿周x=ROUND((D5+2*C5*(SQRT(1+POWER(E5,2)))),2)；选择I3单元格，输入公式ROUND((H5/I5),2)计算水力半径R；选择J3单元格，输入公式ROUND((1/F5*(POWER(J5,0.167))),2)计算谢才系数C；最后选K3单元格，输入公式ROUND((H5*K5*(SQRT(J5*G5))),2)计算设计流量Q。

渠道水力计算


Fb=h/4+0.2
Fb=
0.60
m
先根据水力计算求出渠道的设计流量下的水面线，再加上相应的渠顶超高
2、
渠道为梯形断面时：
2.1
求正常水深h
Q*n/（I）0.5=A*R2/3
Q*n/（I）0.5=
23.48
A*R2/3=
23.48
正常水深h=
1.79
m3/s m3/s
m
0.00
变量求解
2.2
求流量Q
K--流量模数(m3/s)
渠道过水断面面积A、湿周X、水力半径R和水面宽B计算公式
断面型式
A
矩形
bh
梯形
(b+mh)h
X b+2h b+2h(1+m2)0.5
R bh/(b+2h) （b+mh)h/(b+2h(1+m2)0.5)
三、计算结果：
1、
渠道为矩形断面时：
1.1
求正常水深h
Q*n/（I）0.5=A*R2/3
Q*n/（I）0.5=
23.48
A*R2/3=
18.34
m3/s m3/s
变量求解
1.2
求流量Q
过水面积A
16.09
m2
水力半径R
1.22
Q*=A*R2/3*（I）0.5/n
Q=
18.13
m m3/s
1.3
求平均流速v
平均流速v
1.13
m/s
1.4
渠道超高值
依据灌排设计规范
过水面积A
22.73
m2
水力半径R
1.05
Q*=A*R2/3*（I）0.5/n
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