黄裕健

(广东省水利电力勘测设计研究院，广州510635)

渠道的断面设计和水力计算无论在引水式电站的引水渠道中，还是在灌区改造工程的输水渠道中，均是重要的设计内容之一。而明渠均匀流公式是属于高阶方程，传统手算的计算过程繁冗复杂，修改也不方便。而利用Excel的函数和迭代功能进行渠道断面设计和水力计算，不仅可以简化计算过程，大大地提高设计人员的工作效率，而且方便修改、检查，尤其是多方案比较的工程前期设计工作。本文拟对Excel在渠道断面设计和水力计算中的实际应用进行介绍和探讨。

1 渠道横断面设计

渠道横断面的设计一般考虑以下6个条件:①渠床稳定或冲淤平衡;②有足够的输水能力;③渗漏损失最小;④施工、管理、运用方便;⑤工程造价小;⑥满足综合利用对渠道结构的要求。

渠道常用的横断面形式有梯形、矩形、U型、多边形等，其中梯形断面形式应用最为广泛。其优点有施工简单、边坡稳定，便于应用薄板混凝土衬砌。下面以梯形断面渠道为例，介绍应用Excel进行渠道断面设计的过程。

1.1 水力最佳断面

梯形渠道水力最佳断面的宽深比β0条件为:

式中:b0为水力最佳断面的渠底宽度，m;h0为水力最佳断面的水深，m;m为渠道边坡系数。

梯形渠道水力最佳断面的水深计算公式为:

式中:Q为流量，m3/s;n为糙率;水力最佳断面的渠底宽度可以由上述两式求得。

1.2 实用经济断面

实用经济断面的计算公式为:

式中:α为表示实用经济断面对水力最佳断面的偏离程度的系数;h0、A0、R0、v0分别为最佳水力断面的水深、过水断面面积、水力半径、流速;h、A、R、v分别为经济实用断面的水深、过水断面面积、水力半径、流速。……