明渠水力计算与渠沟设计

明渠的排水设计首先是确定设计流量，然后假定明渠断面尺寸及纵坡等进行验算。设计流量是路基排水设计的基本依据，其大小与汇水面积和一定频率下的径流厚度，以及汇水区域内的地形、地貌及地表植被有关，对排水明渠，设计流量计算采用经验公式估算。

明渠排水的水力计算与沟渠设计如下：

下面以梯形断面排水明渠为例（见图7-19）介绍明渠排水的水力计算与渠沟设计。

1.流量

式中　Q——沟渠通过的流量，m3/s；

　　　ω——沟渠的过水断面面积，m2；

　　　v——平均流速，m/s。

2.过水断面面积

式中　b——断面底宽，m；

　　　h——水深，m；

　　　m——边坡坡率。

3.湿周

式中　k—系数，k＝2（1＋m）0.5。

4.水力半径(www.xing528.com)

5.流速

式中　v——流速，m/s；

　　　i——纵坡坡度；

　　　C——流速系数；C＝Ry/n；其中，n为沟渠粗糙系数，取0.01～0.03；y为指数，R≤1m时，y≈1.5n0.5；R＞1m时，y＝1.3n0.5；加固渠取1/6。

6.不堆积流速

式中　α——泥砂淤积系数，粗砂取0.65～0.77，中砂取0.58～0.64，细砂取0.41～0.45，极细砂取0.37～0.41。

7.允许不冲刷流速

明渠不冲刷的容许最大流速vmax为：粗砂及亚砂土为0.8m/s，亚粘土和粘土为1～1.2m/s，草皮护面为1.6m/s，干砌和浆砌片石为2～3m/s，水泥混凝土为4m/s。

8.沟渠设计

设计时根据拟定的断面数据，求出流速V和流量Q。若设计流量为Qs，可按下式验算：

且

若条件满足，则验算通过；否则须改变沟渠断面尺寸或加固条件，重新验算。