渠道流量设计计算方法及步骤
介绍农田水利小型排灌渠道流量计算方法和步骤
秦长庚
在水利建筑工程设计和施工中常遇到流量计算问题，农田水利小
型排灌渠道、排灌涵闸流量计算，是根据水流的过水断面形状和水流
流态不同进行的流量计算方法也不一样，渠道过水断面是根据各地的
土质情况确定，土质坚硬的一般以梯型、矩型为主，也有采用建筑物
工程的圆型过水断面，水闸流量计算是根据进水闸的水流流态形式情
况进行流量计算的，本次主要是以梯型断面为例介绍流量计算方法和
计算步骤。
小型农田排灌渠道是由渠底宽度，渠道边坡和渠道安全超高，渠
道堤顶宽度组成，渠道流量计算在平原湖区是大都采用《明渠均匀流
计算公式》计算，明渠均匀流是水流在渠道中流动，各断面的水深、
断面平均流速和流速分布都沿流向不变，这种水流状况称为明渠均匀
流。
明渠均匀流的流量计算公式为
iRCWQ
计算公式中各符号表示为；
糙率渠道纵坡水力半径谢才系数过水断面流量n
i
x
w
RR
RnCC
WW
smQg1/
2
3
求公式中的各项数据，首先要计算出渠道断面的水力要素如下表；
渠道断面的水力要素表
断面形状 过水断面积 湿周 水力半径 水面宽
矩 型 bh b+2h hbh22 b
梯 型 (b+mh)h
2
12mhb
2
12)(mmbhmhb
mhb2
圆 型
)sin(82
d
2d )sin1(4
d
)(2hdh
例；某地计划开挖一条排灌渠道，渠道断面形状为梯形断面，设计该
渠道底宽b=4m, 边坡m=1:2,渠道内正常过水深h=2.5m, 渠底纵坡
i=1/1000, 渠道边坡糙率i=0.025. 计算该排灌渠道可通过最大流量
为：
smQ/3
计算步骤；
1. 过水断面计算
2
50.225.2)5.224()2(mhhmbW
2. 湿周计算
12.20215.224212
22
mbx
3. 水力半径计算
12.1
12.20
50.22215.2225.250.224(2122)(22hhmhb
R
4. 谢才系数计算
025.112.1
0225.011225.0gRn
C
225.012.1g
R
225.015.05.15.1ng
5. 流量计算
SmiRCWQ/32.34001.012.144.445.22
3
该排灌渠道设计的过水断面可通过
Sm/32.34
3
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好]
第四章_灌溉渠道系统
一、灌溉渠道流量概述
3．加大流量
渠道的净流量：需要渠道提供的灌溉流量。 渠道的毛流量：计入水量损失后的流量。 设计流量是渠道的毛流量，它是设计渠道断面和渠系建筑 物尺寸的主要依据。
一、灌溉渠道流量概述
2．最小流量
最小流量：在灌溉设计标准条件下，渠积进行计算。
五、渠系建筑物的规划布置
渠系建筑物：各级渠道上的建筑物 1．引水建筑物
引水方式 无坝引水 有坝引水
引水建筑物 渠首进水闸
作用 调节引入干渠的流量
由拦河坝、冲沙闸、 雍高水位，冲刷进水闸前的淤 进水闸等组成的灌 沙，调节干渠的进水流量，满 溉引水枢纽 足灌溉对水位及流量的要求 大坝、进水闸等 水泵站 调节河道流量 提高水位
一、田间工程规划要求和规划原则
2．田间工程规划原则
必须在农业发展规划和水利建设规划的基础上进行； 必须着眼长远、立足当前,全面规划,分期实施,当年增产 必须因地制宜,讲求实效,要有严格的科学态度,注重调查研
究,走群众路线。
要以治水改土为中心,实行山、水、田、林、路综合治理,
创造良好的生态环境,促进农、林、牧、副、渔全面发展。
支渠
三、斗、农渠的规划布置
2. 斗渠的规划布置
斗渠的长度和控制面积随地形变化很大。山区、丘陵地区的 斗渠长度较短，控制面积较小，平原地区的斗渠较长，控制 面积较大。 我国北方平原地区一些大 型自流灌区的斗渠长度一般 为3～5km．控制面积为 3000～5000亩。 斗渠的间距主要根据机耕 要求确定，和农渠的长度相 适应。
二、干、支渠的规划布置形式
1）山区、丘陵区灌区的干、支渠布置 山丘、丘陵区的干渠一般沿灌区上部边缘布置，大体 上和等高线平行，支渠沿两溪间的分水岭布置。 在丘陵地区，如灌区内有主要岗岭横贯中部，干渠可 布置在岗脊上，大体和等高线垂直，干渠比降视地面坡 度而定，支渠自干渠两侧分出，控制岗岭两侧的坡地。
渠系连接构筑物水力计算
第8章 渠系连接建筑物的水力计算【教学基本要求】本章主要是工程水力设计计算，包括渡槽、跌水以及渐变段等实际工程的水力计算。
这部分不内容作为本课程考试的要求，但是实际工程中会经常遇到。
希望学员们结合自己的工作需要去学习。
【内容提要和学习指导】8．1 渠系连接建筑物的水力计算基本公式1． 明槽渐变段的水力计算公式明槽渐变段的上下游水位差△z ：进口收缩渐变段 t L J gv g v z z z ⋅+-+=-=∆)22)(1(21122221ααζ 出口扩散渐变段 t L J g v g v z z z ⋅---=-=∆)22)(1(22221112ααζ明渠渐变段的长度L t ： )(min max B B L t -⋅=ηη为系数：对进口的收缩段，η取1.5～2.5；对出口的扩散段，η取2.5～3.0。
)(1212z z h h ---=∆2．渡槽的水力计算公式槽身段流量与断面尺寸的关系： i R AC Q ⋅=槽身段水面降落值： L i z z ⨯=-32进、出口渐变段的水力计算公式与明槽渐变段的水力计算公式相同。
3．跌水的水力计算公式矩形断面进口 23012H g mb Q d ε=bH K 0121ζε-= 流量系数m 按堰流确定；K ζ按图8－6所示选用。
梯形断面进口 3011112H g b m Q d = ， 23022222H g b m Q d =118.0H ctg b b θ+=， 228.0H c t g b b θ+=消能段中的跌水射程：当坎为宽顶堰时， 000)25.0(0.4H H P m L +⋅=当底坎为实用堰时： 000)3.0(34.3H H P m L +⋅=消力池的长度： j b L L L 8.00+=消力池的深度 t ch h d -''=05.1 消力墙的高度 H h c c-''=05.1 8．2 渠系连接建筑物的水力计算的基本概念1． 渐变段的分类急流渐变段与缓流渐变段；收缩渐变段与扩散渐变段；曲线型渐变段与直线型渐变段；直线型渐变段又包括：楔型、圆弧型、八字型和直角型渐变段。
灌区灌溉用水量计算—计算灌溉用水量
计算灌水率
绘制初拟灌水率图——垒箱子
修正灌水率图——推箱子
确定设计灌水率值——选箱子
第二步：绘制初拟灌水率图
灌水率图的绘制：
以灌水时间
为横坐标，
以灌水率为
纵坐标，即
可绘出初拟
灌水率图。
灌水率图的绘制练习——垒箱子
以灌水时间为横坐标，
以灌水率为纵坐标，绘
制初拟灌水率图。
mik——第i种作物第k次灌水的灌水定额，m3／hm2；
Tik——第i种作物第k次灌水的灌水延续时间，d；与作物种类、灌区面积
大小及农业技术条件等有关，它的长短直接影响着灌水率的大小。不同作
物允许的灌水延续时间不相同，对主要作物关键期的灌水，灌水延续时间
不宜过长；次要作物可以延长一些。
i ——第i种作物的种植比例，其值为第i种作物的灌溉面积与灌区灌溉面
750
10
0.043
3.27—4.3
600
8
0.022
5.1—5.8
600
8
0.022
4.12—4.21
675
10
0.039
6.1—6.10
675
10
0.039
0.043
25%
50%
设计灌水率的确定步骤
计算灌水率
绘制初拟灌水率图——垒箱子
修正灌水率图——推箱子
确定设计灌水率值——选箱子
第三步：修正灌水率图
0.05
作
物
小
麦
种
植
比
例α
50%
棉
花
25%
工程渠道流量分析中的CFD模拟方法研究
工程渠道流量分析中的CFD模拟方法研究随着科技的不断发展和应用的不断推广，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）方法在工程渠道流量分析中的应用日益广泛。
CFD方法通过数值计算来模拟和分析流体力学问题，为工程渠道设计提供了一种准确、快速的分析手段。
本文将对工程渠道流量分析中的CFD模拟方法进行研究，并探讨其应用价值和研究趋势。
工程渠道流量分析是工程设计和施工中的重要环节。
准确评估渠道流量对工程的稳定运行和效果的评估至关重要。
传统的试验方法在实际工程中存在着成本高、时间长、难以控制外界条件等问题。
而CFD模拟方法通过利用计算机数值方法，可以快速、准确地进行渠道流量分析，解决了传统试验方法的一些问题。
在工程渠道流量分析中，CFD模拟方法可以帮助工程师定量地评估渠道各个部分的流速、流量和压力分布等参数，进而指导工程设计。
通过CFD模拟，工程师可以模拟不同工况下的流体流动情况，从而了解渠道内部的流动特性和水流行为，为设计提供科学依据。
同时，CFD模拟还可以帮助工程师优化渠道设计，如改变渠道的几何形状、尺寸和材料等参数，以达到流量均匀、水流平稳的目的。
CFD模拟方法有几个关键的步骤和技术需要注意。
首先，需要对工程渠道进行几何建模和网格划分。
工程渠道的几何形状和尺寸将直接影响流动的行为，因此准确地建模是模拟的基础。
其次，需要选择适当的数值模型和边界条件。
数值模型是模拟流动行为的关键，边界条件则是模拟过程中所设定的约束条件。
合理选择数值模型和边界条件，可以提高模拟的准确性和可靠性。
最后，需要进行数值计算和结果分析。
通过计算机的运算能力，可以对模型进行数值计算，并从计算结果中获取流体流动的各种信息，如流速、流量、压力分布等。
尽管CFD模拟方法在工程渠道流量分析中具有诸多优势，但也存在一些挑战和限制。
首先，CFD模拟依赖于网格划分，网格划分的精细程度会直接影响模拟的准确性和计算量。
灌区设计要点
灌区设计要点一、灌溉流量估算与放水时间：按1个流量灌1万亩水田估算（含渠道损失与蒸发），当水田一次灌水深为15mm时，1亩水田需水0.015(灌水深m)×667(1亩=667m2)=10m3，则1万亩水田需水10万方。
若从水库放水，则需100000/3600=28小时。
二、灌区设计步骤：1．确定灌区灌溉面积。
2．估算灌区灌溉流量。
3．测绘灌区地形图。
4．在地形图上按等高线与灌溉分区面积画出干支斗农渠的大致走向。
4．按灌溉分区面积估算分区灌溉流量。
5．按渠道大致走向实地调查渠道地质情况。
6．按地质情况与下表确定渠道比降与渠道糙率。
7. 根据地形图与调查情况定出渠道桩号。
7．依桩号顺序，每隔30～50m一个，按渠道断面设计步骤进行渠道断面设计，并按超高0.2～0.5m绘出渠道断面图。
8. 根据地形情况，每隔30～50m确定渠道断面的地面高程、设计水面高程、渠顶高程、渠底高程。
并在纵断面图上分别绘出干支斗农渠的地面线、设计水面线、渠顶线、渠底线。
9．当渠道纵断面出现坡度过大、突变时，应设计渠道水面衔接建筑物（跌水、渡槽、倒虹吸等）1.渠道的纵断面结构设计渠道的水位推求设计渠道，一方面要有足够的输水能力和稳定的渠床；另一方面还要有一定的水位，以满足所控制的面积自流灌溉。
渠道的水位高程，应根据灌溉土地高程和下级渠系的沿渠水头损失而定。
沿渠水头损失包括渠道比降损失，过闸(分水闸、节制闸、量水设备等)损失，以及通过渠系交叉建筑物(渡槽、隧洞等)的水头损失等。
各级渠道分水口要求的水位可按下式推求：H分一A。
＋h＋∑Li＋∑ψ式中 A。
——渠道所灌面积上参考点的地面高程，应根据地面高程、坡度及距离具体决定。
h一一灌溉面积上的灌水深度，一般为0.05～O.15 m,或用农渠水面高于田面O.1～0.2m； L——各级渠道的长度(m)；i——各级渠道的比降；ψ——水流通过建筑物的水头损失。
渠道比降一般数值表量及含砂量等因素有关。
灌溉水利用系数的计算方法
灌溉水利用系数的计算方法灌溉水利用系数在水土平衡和渠道设计流量分析中使用;一、用模式分析法计算渠道灌的灌溉水利用系数1计算公式（1）灌溉水利用系数：η=式中：——渠系水利用系数,可用各级渠道水利用系数连乘求得;——田间水利用系数;（2）渠道水利用系数在无实测资料时按下式计算：=1－土渠：=衬砌渠：=式中：——渠道单位长度水量损失率%.kmL——渠道长度kmK——土壤透水性系数,可从表查得m——土壤透水性指数,可从表查得——衬砌渠道渗水修正系数,可从表查得2 参数选择1设计净流量：1干渠：Q净=q s A干=支渠：Q净==m3/s3斗渠：Q净=n Q农净== m3/s4农渠：Q净= == m3/s2渠道长度：1干渠：1条,长砼板防渗结构,灌溉面积万亩;标准条田规格：长宽=700250=亩拆合标准条田100块2支渠：4条,总长,平均长,平均灌溉面积万亩,拆和标准条田25块3斗渠：14条,总长21km,平均长,平均灌溉面积亩,拆和标准条田7块4农渠：100条,总长,平均长度3m、k、的选择查表沙壤土：K=,m=查表干渠砼板衬砌：=,取=支渠浆砌石衬砌：=取=3.渠道水利用系数计算利用渠道净流量、渠道长度及选择的参数计算各渠道水利用系数,考虑到蒸发损失,管理损失及衬砌渠道在使用期防渗性能降低等因素,并结合现场调查,对计算值作适当调整作为采用值;渠道水利用系数渠道Q净Lm3/s km 计算值采用值干渠支渠斗渠农渠4.田间水利用系数渠田间水利用系数为5.灌溉水利用系数干渠至田间：η干田=支渠至田间：η支田=斗渠至田间：η斗田=农渠至田间：η农田=二、各种水源的灌溉水利用系数及拆算系数以渠道水利用系数为依据,各种水流按照进入田间的途径,分别计算灌溉水利用系数及拆算平衡断面的拆算系数;1.井水水源机井通常在条田边,经农渠进入田间,灌溉水利用系数按下式计算：η井=η农η田=拆算到平衡断面干渠首端,拆算系数为：K井===井水量折算值：W干= K井W井=m3/h =h2.水库水利用系数平原引水注入式水库通常经支渠、斗渠、农渠进入田间,灌溉利用系数按下式计算：η库=η支η斗η农η田=拆算到平衡断面干渠首端,折算系数按下式计算：K井==库容拆算：v干库=k v库==万m3出口水量拆算：w干库=k w库==704万m33.泉水灌溉水利用系数泉水通过斗渠进入田间,灌溉水利用系数按下式计：η泉=η斗η农η田=拆算到平衡断面干渠首端,拆算系数：K泉===泉水水量拆算：w干泉=K w泉==万m3三、高效灌水方式的灌溉水利用系数当平衡断面为干渠首端时,高效节水灌溉的用水量应拆算到平衡断面,其灌溉水利用系数除计列该种节水灌溉的灌溉水利用系数之外,还应计入相应的渠道水利用系数;1滴灌、涌泉灌的灌溉水利用系数滴灌、涌泉灌管网溉水利用系数为,如果以井水为水源,机井在条田边,管网替代的是农渠、田间、则灌溉水利用系数按下式计算：η=η干η支η斗η滴=如果以渠水为水源,从支渠引水,管网替代斗渠、农渠、田间;灌溉水利用系数算：η=η干η支η滴= 2喷灌灌溉水利用系数喷灌身的灌溉水利用系数为,如果以渠水为水源,在斗渠上引水,管网替代农渠、田间;灌溉水利用系数按下式计算：η=η干η支η斗η喷=如果从支渠引水,管网替代斗渠、农渠、田间,灌溉水利用系数按下式计算：η=η干η支η喷=各种灌溉方法的灌溉水利用系数余此类推;。
各渠道纵横断面设计
5.2 各级渠道纵横断面设计 5.2.1 典型农渠纵横断面设计 5.2.1.1 典型农渠横断面设计设计流量是进行水力计算,确定渠道过水断面尺寸的主要依据,合理的渠道､横断面除了满足渠道的输水､配水要求外,还应满足渠床稳定条件,包括纵向稳定和平面稳定两个方面｡纵向稳定要求渠道在设计条件下工作,不发生冲刷和淤积,或在一定时期内冲淤平衡｡平面稳定要求渠道在设计条件下工作时,渠道水流不发生左右摇摆｡渠道横断面尺寸要依据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡一般情况下采用明渠均匀流公式计算:即Q=AC Ri式中:Q —渠道设计水深(m 3/s) A —渠道过水断面面积(m 2) R —水力半径 i —渠底比降c —谢才系数,一般采用曼宁公式 c=n1R 1/6 进行计算,其中n 为糙率 农渠的渠底比降,为了减少工程量,应尽可能选用和地面相近的渠底比降｡i=0.0029｡渠床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,农渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.017.农渠采用梯形断面,渠道内､外边坡系数m=1.25｡ 采用试算法:初选定b=0.36m, n=0.017, Q=0.123 m 3/s, i=0.0029用迭代公式: h i 10+=hh m b i b nQ ib mi 05/25/3102121+⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛代入数据,经试算得 h=0.23mA=(b+mh)h=0.149 (m 2)V=AQ=0.825(m/s) 渠道的不冲流速和土壤性质,水流含砂量,断面水力要素有关,一般土渠的不冲流速可依据《灌溉排水工程学》P136表3-25中查出,V cs1= 5.0(m/s)V 不冲=KQ 0.1 = 5×0.1230.1=4.054( 查表6-21) 渠道的不淤流速,由不淤流速经验公式:V cd =C 0Q 0.5式中 :V cd 为渠道的不淤流速(m/s)C 0为不淤流速系数,随渠道流量和宽深比而变,见《灌溉排水工程学》P 136,表3-26查得 C 0=0.4V cd =0.4×0.1230.5=0.140(m/s)V cd =0.140(m/s)<V=0.825(m/s)<V cs =4.054(m/s)满足不淤不冲流速,断面尺寸适合,即:b= 0.36 (m), i=0.0029, m=1.25, n=0.017 , Q=0.123｡把最小流量代入迭代公式中得:最小水深 h min =0.14(m) 过水断面 A=0.075(m 2)V min =AQ=0.613(m/s) V cd =0.109(m/s)<V min =0.377(m/s)<V cs =3.859(m/s)满足不淤不冲流速｡预制板厚取0.04m, 砂砾料垫层厚取此处取0.20m ｡ 安全超高Δh 取0.27m,堤顶宽度D 取0.6m5.2.1.2 典型农渠纵断面设计灌溉渠道不仅要满足输送设计流量的要求,还要满足水位控制的要求｡纵断面设计根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置,即先确定不同桩号处的设计水位高程,再根据设计水位求渠底高程､堤顶高程等｡为了灌溉要求,各级渠道入口处都应具有足够的水位,这个水位是根据灌溉面积上控制点的高程加上各种水头损失,自下而上逐级推求的｡即:H进=A+△h +∑Li+∑φ式中:H进—渠道进水口处的设计水位 (m)｡△h —控制点地面高程与附近末级固定渠道设计水位的高差,取值范围0.1~0.2 m,此处取0.1m｡L—渠道的长度,L=550m｡i—渠道的比降,此处取i=0.0029｡Φ—水流通过渠系建筑物时的水头损失,此处取0.1m｡H进=A+△h +∑Li+∑φ=1488.580m根据上式求得农渠进水口处水位为1488.580m｡根据典型农渠的设计水位可推求渠底高程､堤顶高程等｡典型农渠的纵断面设计计算表见表5-45.2.2典型斗渠纵横断面设计5.2.2.1下级渠道各分水口水位高程由于农渠处的进水口处的水头损失忽略不计,对于典型斗渠而言,其下级渠道各分水口处水位高程与各农渠进水口设计水位相等｡先拟定斗渠的坡降i =0.0040,确定斗渠的设计水位,由典型农渠处的进水口水位高程+与斗渠之间的距离×比降,得=H 斗进1493.62(m)｡但斗渠分水口处的水位高程不能满足下级渠道的灌水要求,这时就要调整斗渠的设计水位线｡一般采用以下两种方法:一是,保持原有斗渠比降不变,放弃分水口处水位,较高的农渠内部分高地的自流灌溉｡二是改变斗渠比降,将比降放缓,使斗渠设计水位满足农渠的灌水要求｡本设计采用方法一,保持原有比降｡ 5.2.2.2 典型斗渠横断面设计渠道横断面尺寸要根据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡采用明渠均匀流公式计算,即渠道横断面尺寸要依据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡一般情况下采用明渠均匀流公式计算:即Q=AC Ri式中:Q —渠道设计水深(m 3/s) A —渠道过水断面面积(m 2) R —水力半径 i —渠底比降c —谢才系数,一般采用曼宁公式 c=n1R 1/6 进行计算,其中n 为糙率 渠床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,斗渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.017. 斗渠采用梯形断面,渠道内､外边坡系数m=1.25｡ 采用试算法:用迭代公式: h i 10+=hh m b i b nQ ib mi 05/25/3102121+⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛代入数据,经试算得 h=0.32mA=(b+mh)h=0.243 V=AQ=1.16(m/s) 渠道的不冲流速和土壤性质,水流含砂量,断面水力要素有关,一般土渠的不冲流速可依据《灌溉排水工程学》,V cs1= 5.0(m/s)V 不冲=KQ 0.1 5×0.2660.1=4.405 渠道的不淤流速,由不淤流速经验公式:V cd =C 0Q 0.5式中 :V cd 为渠道的不淤流速(m/s)C 0为不淤流速系数,随渠道流量和宽深比而变,见《灌溉排水工程学》P 136,表3-26查得 C 0=0.4V cd =0.4×0.2660.5=0.212(m/s)V cd =0.212(m/s)<V =1.16(m/s)<V cs =4.405(m/s)满足不淤不冲流速,断面尺寸适合,即:b= 0.36(m), i=0.0040, m=1.25, n=0.017Q=0.266m 3/s ｡把最小流量代入迭代公式中得最小水深 h min =0.21(m) 过水断面 A=0.131(m 2)V min =AQ=0.862(m/s) V cd =0.135(m/s)<V min =0.862(m/s)<V cs =4.02(m/s)满足不淤不冲流速｡由迭代公式试算的水深以及在比降下的各水力要素表见下表(5-5)5.2.2.2.1典型斗渠纵断面设计由前面表5-6可知,斗渠引水口的水位为1493.62m,在此,取为1493.62m,可用闸门将水头壅高0.1m,即满足下级渠道的供水要求｡渠道纵断面图的绘制,应依据以下这些步骤:1）先绘地面高程线(每50米一个桩号,分水口处､建筑物处加桩);2）标绘分水口和建筑物的位置;3）绘渠道设计水位线,把每一点的设计水位连接起来;4）绘渠底高程线｡在渠道设计水位线以下,以渠道设计水深为间距,画设计水位的平行线,该线就是渠底高程线;5）绘渠顶高程线｡安全超高取0.3米,以渠底线向上,以设计水深和安全超高之和为间距,作渠底线的平行线,此线就是渠道的堤顶线;6）最小水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的最小水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最小水位线;7）最大水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的加大水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最大水位线;8）开挖高程线｡渠底高程减去预制板厚度和砂砾石垫层厚度之和,即在渠底线以下以开挖深度(0.06+0.24米)为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是开挖高程线;9）挖深｡地面高程减去渠底高程得挖深;10）填高｡渠堤高程减去地面高程得填高;斗渠纵断面计算结果见表5-6,5.2.3 典型支渠的纵､横断面设计典型斗渠进水口处水位高程比地面高程高0.552米,由此可假定其它斗渠进水口处水位高程比地面高0.552米,并依次可求得斗渠进水口处水位高程.由上表,推得支渠的引水口水位=1495.456m由此可得,典型支渠进水口处的设计水位为1495.456米｡5.2.3.1典型支渠的横断面设计渠道横断面尺寸要根据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡采用明渠均匀流公式计算,即渠道横断面尺寸要依据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡一般情况下采用明渠均匀流公式计算:即Q=AC Ri式中:Q—渠道设计水深(m3/s)A—渠道过水断面面积(m2)R—水力半径i —渠底比降c —谢才系数,一般采用曼宁公式 c=n1R 1/6 进行计算,其中n 为糙率 渠床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,支渠采用砼护面,预制板砌筑, n=0.017｡支渠采用梯形断面,渠道内､外边坡系数m=1.25｡渠床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,支渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.017｡为了满足灌区各支渠的分水口水位,考虑施工工程量,对支渠进行变坡,桩号0+000-3+520之间,采用i=0.0028｡=+h i 10hh m b i b nQ ib mi 05/25/3102121+⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛当i=0.0028时,n=0.017,m=1.25,b=0.45m,Q=0.403(m 3/s),将数据代入公式可得设计水深h d =0.39m;当i=0.0028时,过水断面 A=(b+mh)h=0.366 m 2当i=0.0025时,流速V=AQ=1.112(m/s),查《灌溉排水工程学》P136 表3-25得不淤流速为V cs <5.0(m/s),查《灌溉排水工程学》得Vcd>0.3 m/s,设计流速均满足｡同理可得最小水深和加大水深,同时也满足要求｡ 同理可得其它比降下的设计水深､最小水深､加大水深｡ 2-2支渠的水力要素表见表5-7｡5.2.3.2 典型支渠的纵断面设计由5.2.3.1可得,支渠进水口处水位高程为1495.456m ｡可由支渠进水口处水位高程减去沿程损失(Li)可得各点的设计水位｡渠道纵断面图的绘制,应依据以下这些步骤:1）先绘地面高程线(每100米一个桩号,分水口处､建筑物处加桩);2) 标绘分水口和建筑物的位置;3) 绘渠道设计水位线,把每一点的设计水位连接起来;4) 绘渠底高程线｡在渠道设计水位线以下,以渠道设计水深为间距,画设计水位的平行线,该线就是渠底高程线;5) 渠顶高程线｡以渠底线向上,以设计水深和安全超高之和为间距,作渠底线的平行线,此线就是渠道的堤顶线;6）最小水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的最小水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最小水位线;7）加大水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的加大水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最大水位线;8) 开挖高程线｡渠底高程减去预制板厚度和砂砾石垫层厚度之和,即在渠底线以下以开挖深度(0.08+0.32米)为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是开挖高程线;8）挖深｡地面高程减去渠底高程得挖深;9）填高｡渠堤高程减去地面高程得填高;典型支渠纵断面计算结果见表5-9,5-9典型支渠纵断面图5.2.4 典型分干的纵､横断面设计5.2.4.1 下级渠道各级分水口处水位高程典型支渠进水口水位比地面高 1.017米,可以假定其它支渠进水口水位比地面高1.017米,按此关系依次计算各支渠进水口水位高程｡由上表可得支渠引水口水位与地面高程之差为 1.017m,则其它干渠的引水口水位=各支渠的地面高程+1.017 m,即得各支渠的设计水位｡由此,推得干渠的引水口水位=支渠的地面高程+1.017=1502.417 绘典型干渠的地面高程线,典型干渠的设计水位线要满足给下级渠道的供水要求,及工程费用最小的要求｡其比降应接近典型干渠的天然平均比降｡这样就会出现变坡｡允许支渠分水口处水位与干渠设计水位有误差,当干渠设计水位低于支渠进水口处的水位时,这时节制闸就会放下,抬高水位,以满足支渠的进水口水位,但水不能溢出｡最后的典型干渠的进水口水位高程为1502.417米｡ 5.2.4.2典型分干的横断面设计渠道横断面尺寸要根据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡采用明渠均匀流公式计算,即渠道横断面尺寸要依据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡一般情况下采用明渠均匀流公式计算:即Q=AC Ri式中:Q —渠道设计水深(m 3/s) A —渠道过水断面面积(m 2) R —水力半径 i —渠底比降c —谢才系数,一般采用曼宁公式 c=n1 R 1/6进行计算,其中n 为糙率 渠床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,支渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.018.典型干渠采用梯形断面,渠道内､外边坡系数m=1.25,床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,支渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.017｡为了满足灌区各支渠的分水口水位,考虑施工工程量,对干渠进行变坡,桩号0+000-2+000之间,采用i=0.004;桩号0+000-2+200之间,采用i=0.0037;桩号0+00-2+200之间,采用i=0.0037｡桩号0+000-4+100之间,采用i=0.0039｡干渠采用预制板防渗,梯形断面｡采用试算法,计算设计水深进行横断面设计｡ ｡桩号0+000-1+050之间,V不冲=KQ 0.1=5×1.4750.1=5.198(m/s)｡V不游=C0Q 0.5=0.4×1.4750.5=0.485(m/s)｡ 桩号0+000-2+200之间,V不冲=KQ 0.1=5×1.0920.1=5.044(m/s),V不游=C0Q 0.5=0.4×1.0920.5=0.418(m/s) 桩号0+000-2+200之间, V不冲=KQ 0.1=5×0.6310.1=4.774(m/s),V不游=C0Q0.5=0.4×0.6310.5=0.318(m/s)5.2.4.3典型干渠的纵断面设计由5.2.4.1可得,干渠进水口处水位高程为1502.417米｡可由干渠进水口处水位高程减去沿程损失(Li)可得各点的设计水位｡1) 先绘地面高程线(每100米一个桩号,分水口处､建筑物处加桩);2) 标绘分水口和建筑物的位置;3) 绘渠道设计水位线,把每一点的设计水位连接起来;4) 绘渠底高程线｡在渠道设计水位线以下,以渠道设计水深为间距,画设计水位的平行线,该线就是渠底高程线;5) 渠顶高程线｡以渠底线向上,以设计水深和安全超高之和为间距,作渠底线的平行线,此线就是渠道的堤顶线;6) 最小水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的最小水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最小水位线;7)最大水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的加大水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最大水位线;8）开挖高程线｡渠底高程减去预制板厚度和砂砾石垫层厚度之和,即在渠底线以下以开挖深度(0.08+0.32米)为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是开挖高程线;9）挖深｡地面高程减去渠底高程得挖深;10）填高｡渠堤高程减去地面高程得填高;最后结果见表5-115.2.5 总干渠的纵､横断面设计5.2.4.1 下级渠道各级分水口处水位高程典型分干渠进水口水位比地面高0.614米,可以假定其它分干渠进水口水位比地面高0.614米,由上表可得分干渠引水口水位与地面高程之差为0.614m,则其它干渠的引水口水位=各支渠的地面高程+0.614 m,即得各支渠的设计水位｡由此,推得总干渠的引水口水位=分干渠的地面高程+0.2=1518.614绘总干渠的地面高程线,总干渠的设计水位线要满足给下级渠道的供水要求,及工程费用最小的要求｡其比降应接近总干渠的天然平均比降｡这样就会出现变坡｡允许分干渠分水口处水位与总干渠设计水位有误差,当总干渠设计水位低于分干渠进水口处的水位时,这时节制闸就会放下,抬高水位,以满足分干渠的进水口水位,但水不能溢出｡最后的总干渠的进水口水位高程为1518.614米｡5.2.4.2 总干渠的横断面设计渠道横断面尺寸要根据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡采用明渠均匀流公式计算,即渠道横断面尺寸要依据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡一般情况下采用明渠均匀流公式计算:即Q=AC Ri式中:Q—渠道设计水深(m3/s)A —渠道过水断面面积(m 2) R —水力半径 i —渠底比降c —谢才系数,一般采用曼宁公式 c=n1 R 1/6进行计算,其中n 为糙率 渠床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,支渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.018 典型干渠采用梯形断面,渠道内､外边坡系数m=1.25,床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,支渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.017｡为了满足灌区各支渠的分水口水位,考虑施工工程量,对干渠进行变坡,桩号0+000-0+220之间,采用i=0.0037;桩号0+220-4+450之间,采用i=0.0037｡总干渠采用预制板防渗,梯形断面｡采用试算法,计算设计水深进行横断面设计｡ 总干渠桩号0+000-0+220之间,边坡系数m=1.25,b=0.6m,n=0.017,i=0.0037,Q=3.314(m3/s)时,把数据代入公式(5-3)中得 设计水深 h d = 0.91m过水断面 A=(b+mh)h=1.581(m 2) 流速 V=AQ=2.096(m/s) 不冲流速 KQ 0.1=5×3.3140.1=5.636(m/s) , V 不游=C0Q 0.5=0.4×3.3140.5=0.728(m/s)流速满足不淤不冲流速｡ 总干渠桩号0+220-4+450之间,边坡系数m=1.25,b=0.6m,n=0.017,i=0.0037,Q=1.602(m3/s)时,把数据代入公式(5-3)中得 设计水深 h d = 0.65m过水断面 A=(b+mh)h=0.918 (m 2) 流速 V=AQ=1.745 (m/s) V 不冲=KQ 0.1=5× 1.6020.1= 5.241(m/s),V 不游=C0Q 0.5=0.4×1.6020.5= 0.506(m/s)同理可得干渠各段的设计水深､加大水深､最小水深｡在0+220处,流量发生了较大的变化,由3.314变成1.602,故在此处(分水闸后)渠道断面发生变化,水深0.91变成0.65｡见表5-12.典型总干渠的水力要素见表5-125.2.4.3 总干渠的纵断面设计由5.2.4.1可得,总干渠进水口处水位高程为1518.614米｡可由干渠进水口处水位高程减去沿程损失(Li)可得各点的设计水位1) 先绘地面高程线(每100米一个桩号,分水口处､建筑物处加桩);2) 标绘分水口和建筑物的位置;3) 绘渠道设计水位线,把每一点的设计水位连接起来;4) 绘渠底高程线｡在渠道设计水位线以下,以渠道设计水深为间距,画设计水位的平行线,该线就是渠底高程线;5) 渠顶高程线｡以渠底线向上,以设计水深和安全超高之和为间距,作渠底线的平行线,此线就是渠道的堤顶线;6) 最小水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的最小水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最小水位线;7)最大水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的加大水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最大水位线;10）开挖高程线｡渠底高程减去预制板厚度和砂砾石垫层厚度之和,即在渠底线以下以开挖深度(0.08+0.32米)为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是开挖高程线;11）挖深｡地面高程减去渠底高程得挖深;11）填高｡渠堤高程减去地面高程得填高;最后结果见表5-13.5.3 各级典型排水沟的纵､横断面设计5.3.1 典型农排的纵､横断面设计5.3.1.1 典型农排的横断面设计农排不进行设计,采用经验公式计算横断面设计｡1)农排的底宽b. 排水沟一般是机械开挖,在(0.6-1.0米),所以农排的底宽渠0.8米;2)农排的深度D｡当作物允许的地下水位Δh一定时,农排的深度D公式: D=ΔH+Δh+s其中: D—农排深度;ΔH—作物要求的地下水埋深(m),由《灌溉排水工程学》P202表6-11,地下水临界深度值中,查得ΔH=1.7-2.3米, 取ΔH为2m｡Δh—当两沟之间的中心点的地下水位至ΔH时,地下水位与沟水位之差,一般不小于0.2-0.3米,取0.2mS—农排中的水深,排地下水时,沟内水深很浅,一般取0.1~0.2m,取0.1m故求得D=2+0.2+0.1=2.3m3)边坡系数m此设计排水沟采用梯形断面,因为是土质排水沟,查《灌溉与排水工程设计规范》知边坡系数为2.0~2.5,取m=2.54）沟底坡降根据排水及地形要求,采用坡降i=0.0038｡5)糙率查《灌溉与排水工程设计规范》知n=0.025~0.03,取n=0.03｡6)推求农排上口宽BB=b+2mD=0.8+2*2.5*2.3=12.3m7)沟堤宽度为D堤D堤根据行人及堆土时确定,经验取1m8)农排占地宽度B占B占=2D堤+B=2*1+12.3=14.3m｡农排水力要素表见表5-14｡5.3.1.2农排纵断面设计1)典型农排的沟顶高程根据地面高程线的趋势,确定出一条最接近地面线的一条线,即沟顶高程线｡2）典型农排的沟顶线向下平移沟深D(2.3m),即为典型农排的沟底线｡典型农排纵断面计算见表5-15,5.3.2 典型斗排的纵､横断面设计5.3.2.1 横断面设计1流量设计○1由于本灌区缺少日常排水模数,实测资料,结合灌区排水模数为0.081m3/s/万亩｡○2流量推求运用公式Q日=q日*A式中Q日—日常设计流量q日—日常排水模数A-典型农排控制面积,故Q日=0.081*0.14225=0.012m3/s2底宽设计为了满足机械开挖要求及输水要求,取b=1m｡3边坡系数m此设计排水沟采用梯形断面,因为是土质排水沟,查《灌溉与排水工程设计规范》7.1.10知边坡系数为2.0~2.5,取m=2.5｡4沟底坡降根据排水及地形要求,采用坡降i=0.0034｡5糙率查《灌溉与排水工程设计规范》知n=0.025~0.03,取n=0.03.6将以上有关数据带入明渠均匀流公式Q=｡(1)1ibhmhb+=+试算出h太小,故取h=0.1m｡因为水深太小,流速也很小,所以会发生淤积,但是可以进行处理｡排水沟一般不会出现冲刷现象｡斗排水力要素表见表5-16｡8 斗排上口宽B=b+2mD=1+2*2.5*2.5=13.5m9 斗沟堤宽D堤根据经验取1m｡10斗沟占地宽度B占B占=2D堤+B=2*1+13.5=15.5m｡5.3.2.2斗排纵断面设计1 典型斗排的沟底高程由典型农排出口处降低0.1-0.2m,在这里降低0.1m,降0.1m以后点绘在典型斗排的典型农排进口处,由典型斗排的地面高程下降沟深D,点绘另一点, 由以上两点确定一条直线,即为典型斗排的沟底线｡2典型斗排的沟顶高程典型斗排的沟底线向上平移沟深D(2.5m),即为典型斗排的沟顶线｡3 挖方深度挖方深度=地面高程-沟底高程｡典型斗排纵断面计算见表5-17,5.3.3典型支排纵横断面设计5.3.3.1 横断面设计1流量设计(1) 由于本灌区缺少日常排水模数,实测资料,结合灌区排水模数为0.081m3/s/万亩｡(2)流量推求运用公式Q日=q日*A式中Q日—日常设计流量q日—日常排水模数A-—典型支排控制面积故Q日=0.007*0.83744=0.068m/s2底宽设计为了满足机械开挖要求及输水要求,取b=1m｡3边坡系数m此设计排水沟采用梯形断面,因为是土质排水沟,查《灌溉与排水工程设计规范》知边坡系数为2.0~2.5,取m=2.5｡4沟底坡降根据排水及地形要求,采用坡降i=0.0027｡5糙率查《灌溉与排水工程设计规范》知n=0.025~0.03,取n=0.0036将以上有关数据带入明渠均匀流公式Q=｡(1)1ibhmhb++=+试算出h=0.14m,取为0.15m｡7支排的深度D支=D斗+0.2式中D支—支排的深度(m)D斗—斗沟的深度(m)故D支=2.5+0.2=2.7m过水面积A=bh+mh2=0.206m2流速v=Q/A=0.404m/s因为v≤v cd=0.3m/s,所以会发生淤积,但可以进行处理｡排水沟一般不会出现冲刷现象｡支排水力要素计算结果见表5-18｡8 支排上口宽B=b+2mD=1.0+2*2.5*2.7=14.5m9 支排堤宽D堤根据经验取1.0m｡10支排占地宽度B占B占=2D堤+B=2*1+14.5=16.5m｡5.3.3.2支排纵断面设计1 典型支排的沟底高程由典型斗沟出口处降低0.1-0.2m在这里降低0.1m以后点绘在典型支排的典型斗沟进口处,由典型支排的地面高程下降沟深D,点绘另一点, 由以上两点确定一条直线,即为典型支排的沟底线｡2典型支排的沟顶高程典型支排的沟底线向上平移沟深D(2.7m),即为典型支排的沟顶线｡3 挖方深度挖方深度=地面高程-沟底高程典型支排纵断面计算表见表5-19,5.3.4典型干排纵横断面设计5.3.4.1横断面设计1流量设计(1) 由于本灌区缺少日常排水模数,实测资料,结合灌区排水模数为0.081m3/s/万亩｡(2)流量推求运用公式Q日=q日*A式中Q日—日常设计流量q日—日常排水模数A-—典型支排控制面积故Q日=0.081*2.8752=0.233m3/s2底宽设计为了满足机械开挖要求及输水要求,取b=1.2m｡3边坡系数m此设计排水沟采用梯形断面,因为是土质排水沟,查《灌溉与排水工程设计规范》7.1.10知边坡系数为2.0~2.5,取m=2.5｡4沟底坡降根据排水及地形要求,i采用自然坡降,坡降i=0.0027｡5糙率查《灌溉与排水工程设计规范》知n=0.025~0.03,取n=0.03｡6将以上有关数据带入明渠均匀流公式Q=｡(1)1ibhmhb++=+试算出h=0.25m,则选为0.25m｡7干排的深度D干=D支+0.2式中D干—干排的深度(m)D支—支排的深度(m)故D支=2.7+0.2=2.9m过水面积A1=bh+mh2=0.456m2,流速v1=Q/A=0.547 ,因为v≤v cd=0.3m/s 所以不会发生淤积｡排水沟一般不会出现冲刷现象｡8 干排上口宽B=b+2mD=1.2+2*2.5*2.9=15.7m9 干排堤宽D堤根据经验取1m｡10支排占地宽度B占B占=2D堤+B=2*1+15.7=17.7m｡5.3.4.2干排纵断面设计1 典型干排的沟底高程由典型支排出口处降低0.1-0.2m在这里降低0.1m以后点绘在典型干排的典型支排进口处,由于典型支排的出口处在典型干排的起点,所以根据典型干排的地面高程进行沟底高程线的绘制,下降沟深D,点绘另一点, 由以上两点确定一条直线,即为典型干排的沟底线｡2典型干排的沟顶高程典型干排的沟底线向上平移沟深D(2.9m),即为典型干排的沟顶线｡3 挖方深度挖方深度=地面高程-沟底高程典型干排的纵断面计算表见5-20,表5-20 典型干排纵断面计算表5.4工程量统计5.4.1各级渠道工程量统计干渠工程量计算过程见表5-21｡典型干渠工程量统计见表5-22｡典型支渠工程量统计见表5-23｡典型斗渠工程量统计见表5-24｡典型农渠工程量统计见表5-25｡5.4.2各级排水沟道工程量统计典型干排工程量统计过程见表5-26｡典型支排工程量统计过程见表5-27｡典型斗排工程量统计见表5-28｡典型农排工程量统计过程见表5-29｡由灌溉规划面积,去掉灌排渠道､道路等的占地面积,即可得出灌溉面积,见表4-1｡。
水力学第6章 明渠恒定均匀流
( m)h
R
b 2h 1 m2 2 1 m2
b 2( 1 m2 m)
h
R ( m)h 2( 1 m2 m) m h 2 1 m2 2( 1 m2 m) 2 1 m2
h 2
梯形水力最佳断面时水力半径等于水深的一半。
§6.4 水力最佳断面及允许流速
§6.4.1 水力最佳断面
所以： v'' 0.4m/ s v 0.46m/ s v ' 0.65m/ s
设计最佳水力断面符合不冲不淤流速。
§6.5 明渠均匀流的水力计算
➢ 水利工程中，梯形断面的渠道应用最广，现以梯形渠道为例，来说
明经常遇到的几种问题的计算方法。
明渠均匀流的基本公式： 对于梯形断面：
Q AC
Ri,Q K
湿周： b 2h 1 m2
( 2 1 m2 )h
水力半径： R A (b mh)h
b 2h 1 m2 R ( m)h
2 1 m2
§6.1 明渠的类型及其对水流运动的影响
➢ 棱柱体渠道和非棱柱体渠道
按渠道横断面形状和尺寸沿流程是否变化来划分。凡是 断面形状及尺寸及底坡沿程不变的长直渠道称为棱柱体渠 道，反之称为非棱柱体渠道。
§6.4.1 水力最佳断面
➢ 在均匀流公式中
Q AC
Ri
A( 1
1
R6)
n
5
Ri
A
R
2 3
i
1 2
n
i n
A3
2
3
当：n,i一定，Q一定时，越小，A越小
当：n,i一定，A一定时，越小，Q越大
§6.4 水力最佳断面及允许流速
§6.4.1 水力最佳断面
第5章 管段流量、管径和水头损失
节点
大环
基环
管段
管线
10
5.3.1 沿线流量
比流量：为简化计算而将除去大用户集中 流量以外的用水量均匀地分配在全部有效干 管长度上，由此计算出的单位长度干管承担 的供水量。
Q q qs l
城镇中用水量标准不同的区域应分别计 算比流量。
11
街坊
街坊
公园
街坊
街坊
街坊
街坊
街坊
街坊
12
沿线流量：干管有效长度与比流量的乘积。
6 3 3
ห้องสมุดไป่ตู้
泵站
77
34
2 2
17
4
5
4
25
环状管网满足连续性条件的流量分配方案可 以有无数多种。
qi qij 0
12
134
59 57 33 30
17
15
58
14
60
19 18
27 24
12 10
12 13
19
24 8
5
16
9
9 7
14
11
10
6 5
8
13
26
步骤 A. 按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向， 并选定整个管网的控制点，控制点是管网正常工作时和 事故时必须保证所需水压的点，一般选在给水区内离二 级泵站最远或地形较高之处。 为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要 的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量， 并且符合水流连续性即满足节点流量平衡的条件。这样， 当其中一条干管损坏、流量由其它干管转输时，不会使 这些干管中的流量增加过多。 和干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之 间的流量，有时起一些输水作用、有时只是就近供水到 用户，平时流量一般不大、只有在干管损坏时才转输较 大的流量，因此连接管中可分配较少的流量。
第一章 明渠水力计算
第一章明渠水力计算明渠水力计算分为明渠均匀流计算及明渠非均匀流计算，这不仅是渠道工程设计的主要计算项目，也是灌区水工建筑物设计中最基本的水力计算项目。
在渡槽、涵洞、陡坡等建筑物的设计中，常需推算水面线，水面线的推算属于明渠非均匀流计算。
消能计算中的下游尾水深计算及渡槽槽身的水力计算都是明渠均匀流计算；水面线计算中的正常水深也是按明渠均匀流计算。
因此本书将首先在此简要介绍明渠水力计算。
第一节单式断面明渠均匀流水力计算一、计算公式明渠均匀流的基本计算公式如式(1—1)一式(1—3)；二、计算类型根据设计条件及要求，单式断面明渠均匀流一般可分为以下(种计算情况：(1)已知设计流量、渠底比降及渠底宽，计算水深。
(2)已知设计流量，渠底比降及水深，计算渠底宽。
(3)已知设计流量及过水断面面积、计算渠底比降。
(4)已知过水断面面积及渠底比降，计算过水流量。
上述第(3)、(4)两种情况可由式(1—1)直接求得计算结果，但不是设计中的主要计算情况．第(1)、(2)两种情况，因式(1—1)中的w、R、C 等值均包含有渠底宽及第1页水深两个未知数，因此不可能由式(1—1)简单求解，而需要经过反复试算才能得到计算结果，这两种是设计中常见的情况，为了减少计算工作量，过去多是借助有关的计算图表进行计算，现在则可采用电算。
三、算例现以算例介绍单式断面明渠均匀流不同计算情况的计算方法和步骤。
[例1—1，已知某梯形断面渠槽的渠底宽为b＝1．5m，水深为h--3．2m，边坡系数[例1—2] 已知某梯形断面渠槽的设计流量为Q＝20．07m^3／s，渠底宽为b--1．Sm，边坡系数为m--2．5，渠底比降i=1／7000，糙率为n=0．025。
试计算渠道水深。
解：本倒不可能由式(1—1)一次算出水深，需通过假定不同的水深反复试算才能求得所需值。
计算步骤是首先假定一个水深值，计算相应的w、R、C等值，然后按式(1—1)计算过水流量，如流量计算值小于设计流量，表明假定的水深偏小，再加大水深值重新计算；反之，则表明假定的水深偏大，再减小水深值重新计算，如此反复多次，直至按假定的水深计算的过水流量渐进等于设计流量时，该水深即为所求水深。