课程设计任务书
学院：山西水利职业技术学院
专业：水利工程系
班级：水工1034班
姓名：郭瑞
学号：02103444
一、绪言
（一）设计任务
目的意义:为加强对水力学的实践性，是我们更好的联系实际，对已学过的水利分析与计算内容方法有一个全面的，系统的训练和提高，以便我们在以后的更好的适应工作的需要，进行以下的课程设计。

横断面设计：确定渠道边坡、底宽、水深等。

纵断面设计：确定推算水位、确定渠底线、堤顶高程线等。

1.根据题目内容设计成最佳水利断面为梯形断面渠道。

2.基本已知数据L=4km，Z=206.5-202.5=4m，V=5m³／s，中壤土的允许流速为：0.65~0.85。

3.根据设计内容计算渠道断面并校核是否满足流速要求。

（二）提出方案
（１）拟定或估算各设计参数（ｉ、ｎ、ｍ、b等）。

（２）计算设计水深和底宽（ｈ、ｂ），校核不冲不淤。

思考：发生冲刷或淤积，怎么办？调整宽深比或比降
流量一定时，ｂ大，则ｖ小，ｉ大，则ｖ大。

（３）计算最小水深和加大水深。

（４）确定安全超高、堤顶宽。

（５）绘制渠道横断面图。

二、设计方案
（一） 1.引水渠道多为明渠，渠道的过水断面有许多种，考虑到明渠修建在土质地基时，为了避免崩塌和便于施工，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。

（p129a图）
对于梯形断面渠道:
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)R1/6
n——渠道糙率
水利最佳断面考虑到条件的允许值的满足要求，参考下表：
由公式得梯形渠道水利最佳断面为： P135例6-1
例6-3
（三）护砌的方式
渠道护砌的方式包括土渠、石渠、混凝土渠等渠道，考虑到糙率值的影响，因此在设计渠道时糙率选择偏小，过水能力就达不到设计要求，从而造成水流满溢，若糙率值过大，就会造成断面尺寸偏大增加浪费，还会引起冲刷，而且渠道的次级渠道进水困难。

（二）横断面计算方法
１．计算底宽ｂ和设计水深ｈ
优点：比试算法简便，比图解法精度更高。

２．计算加大水深和最小水深
一般需2~3次迭代即可得到满意的结果。

（三）设计参数的确定
１．渠底比降ｉ
指单位渠长的渠底降落值。

当Q一定时, i大, 则过水断面A小,工程量小, 但控制的灌溉面积小。

i小, 则A大, 工程量大, 但控制的灌溉面大。

取值方法：
（１）接近地面比降
（２）Ｑ大，则ｉ宜小（防冲剧）
（３）平原地区ｉ小，山丘区ｉ大
２．渠床糙率ｎ
反映渠床粗糙程度。

糙率大，则阻水能力大。

取值：（１）渠床光滑顺直，ｎ小
（２）Ｑ大，则ｎ小
参考教材表４-8。

请同学思考：ｎ取值偏大会造成什么后果？
ｎ取值偏小会造成什么后果？
３．边坡系数ｍ
m大, 则工程占地多,输水损失大
m小, 边坡不稳定
取值：（１）土质好（粘重），ｍ小（２）流量大，水深大，则ｍ大
参考表4-9，4-10。

４．宽深比b
渠底宽与设计水深之比
有三种宽深比
（１）水力最优断面宽深比
特点: 断面窄深, 适用于小型渠道。

（２）满足相对稳定的宽深比
相对平稳：不冲不淤或冲淤平稳
对于一般渠道：
多沙河流上引水的渠道:
（三）实用经济断面宽深比
水力最优断面，虽然过水断面小，但由于其断面比较窄深，对大型渠道并不适用（为什么？因为不易施工，易塌）。

为克服最优水力断面的缺点（加大底宽，减小水深），同时又使过水断面面积接近于最优水力断面的断面面积，因而提出实用经济断面宽深比。

计算方法：
已知某渠道设计流量为5m3/s，渠底比降ｉ＝1/5000,沿线土质为粘壤土。

分别计算最优水力断面、实用经济断面、相对稳定断面的设计水深和底宽。

解：（１）最优水力断面
最优水力断面水深计算公式为
b = 0.828*4.88 =4.04(m)
（２）实用经济断面
（３）相对稳定断面
最优水力断面水深最大，实用经济断面次之。

相对稳定断面最小。

以上分别计算了三断面只是为了说明计算方法，其中，最优水力断面,过于窄深, 本题不适用。

本题宜选用实用经济断面。

５．渠道不冲流速、不淤流速
为保证不冲不淤，流速不能过小，也不能过大。

即
不淤流速＜渠道流速＜不冲流速
（１）不冲流速
（２）不淤流速
三、校核数据
工程中为保证渠道的正常运行，对以设计好的渠道进行计算，看流速是否满足设计要求。

P140
四、总结。