K.1 渡槽水力设计计算

    1  槽身长度大于或等于渡槽进口渐变段前上游渠道正常水深的15倍时，应按明渠均匀流公式（K.1.1-1）计算：

    式中：Q——渡槽的过水流量（m³/s）；

          A、R——槽身过水断面面积（m²）和水力半径（m）；

          i一一槽底比降；

          n——槽身过水断面的壁面糙率，钢筋混凝土槽身可取n＝0.013～0.015；砌石槽身可取n≥0.017。

    2  槽身长度小于渡槽进口渐变段前渠道正常水深的15倍时，应按淹没宽顶堰流公式计算：

      1）槽身为矩形断面时应按式（K.1.1-2）～式（K.1.1-4）计算：

    式中：H₀——渡槽进口水头（m）；

          ν₁——渡槽进口渐变段前渠道断面平均流速（m/s）；

          B——矩形槽身底宽（m）；

          h＇——渡槽进口渐变段前渠道断面平均水深（m）；

          m——流量系数，渡槽进口较平顺时取m＝0.35～0.38；进口不平顺可取m＝0.32～0.34；

          ε——侧向收缩系数，可取ε＝0.80～0.92；

          b₀——槽身净宽（m）；

          b_s——渡槽进口前渠道水宽与渠底宽度的平均值（m）；

          σ_s——淹没系数，按表M.0.3-1采用。

      2）槽身为U形或梯形断面时应按下列公式计算：

    式中：ψ——流速系数，可取ψ＝0.89～0.95 ；

          Z₀——计入行近流速水头在内的渡槽上、下游水位差（m）；

          Z₁——渡槽上、下游水位差（m），初步估算时，可取Z₁＝0.10～0.15m；

          g——力加速度（m/s²）。

K.1.2  渡槽总水头损失（图K.1.2）应按下列公式计算：

    1  对于1级～3级渡槽，总水头损失采用能量法计算。

      1）进口段水面降落值应按公式（K.1.2-1）计算：

    式中：J_1-2——进口段的平均水力坡降；

          L₁——进口段长度（m）；

          Σζ₁——进口段（含节制闸）局部水头损失系数之和，即进口渐变段水头损失系数与门槽水头损失系数之和；

          v₁——进口渐变段上游渠道断面平均流速（m/s）；

          v——槽身断面平均流速（m/s）。

    当槽身采用双槽或多槽方案时，中间设有隔墙，进口渐变段共用。由隔墙侧收缩引起的水面降落△h（m）可按下式进行计算：

    式中：k——隔墙头部形状系数，对半圆形可取0.9；

          ω——槽内流速水头与水深之比；

          a——隔墙总厚度与槽宽之比；

          v——槽内流速（m/s）。

    进口渐变段水面总降落值为：

      2）槽身段水面降落值。在长槽情况下，槽身段水流为均匀流，根据槽身长度L和槽底比降i可求得该段水面降落值为：

      3）出口渐变段水面回升值。渡槽出口水流经过渐变段时，槽身末端的水流动能一部分消耗于摩阻、断面扩大及其他原因引起的沿程水头损失和局部水头损失，一部分恢复为位能而产生水面回升。出口渐变段水面回升值可按下式计算：

    式中：J_3-4——出口渐变段的平均水力坡降；

          L₂——出口渐变段长度（m）；

          Σζ₂——出口渐变段（含检修闸）局部水头损失系数之和，即出口渐变段水头损失系数与门槽水头损失系数之和；

          v₂——出口渐变段末端下游渠道断面平均流速（m/s）。

      4）渡槽总水头损失（即通过渡槽的总水面降落）应按下式计算：

    式中：△Z——渡槽总水头损失（m），应等于或略小于渠系规划中允许的水头损失值。

    当槽身为短槽时（L≤15h₁），槽中水流为非均匀流，对求得的槽宽与水深应按非均匀流进行水面线复核，若复核所得的进、出口水位差超过了规划给定的允许值，应调整槽身断面尺寸重新计算。

    2  对于4级、5级渡槽，总水头损失的计算公式中，槽身段水面降落值Z2仍用公式（K.1.2-3）计算，进、出口段可按下列公式计算：

    进口段水面降落值    

    出口段水面回升值   

    式中：ξ₁、ξ₂——分别为渡槽进口渐变段、出口渐变段局部水头损失系数，可根据渐变段形式由表K.1.2查得。

    渡槽总水面降落应按下式计算：

K.1.3  水面衔接应按下列公式计算：

    1  渡槽进、出口槽身底部高程及出口处下游渠道底部高程按式（K.1.3-1）～式（K.1.3-3）计算。

    2  渡槽进口槽身底部高程▽1应按下式计算：

    式中：▽₃——渡槽进口渐变段前上游渠底高程（m）；

          h₁、h——渡槽通过设计流量时相应的上游渠道水深及槽内水深（m）。

    3  渡槽出口槽身底部高程S应按下式计算：

    4  渡槽出口渐变段末端下游渠底高程▽4应按下式计算：

    式中：h₂——渡槽通过设计流量时相应的下游渠道水深（m）。

K.1.4  弯道处凹岸与凸岸间的槽身内横向最大水面差△h可按下式计算：

    式中：a₁——弯道上游槽身直段水流的动能修正系数，可取a₁＝1.0；

          v——弯道上游槽身直段过水断面的平均流速（m/s）；

          r——弯道的弯曲半径（m）；

          A——弯道上游槽身直段过水断面面积（m²）；

          h——弯道上游槽身直段槽内水深（m）；

          g——重力加速度（m/s²）。