中国实用妇科与产科杂志

梯弧形断面渠道的应用 

来源:中国实用妇科与产科杂志 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-05-09

梯弧形断面形式是在梯形和U形渠道断面基础上演变成的一种新型断面形式,在大、中型渠道工程中被广泛应用,该断面底部为圆弧状,两侧渠边坡为直线段,边坡系数根据渠底弧中心角确定,一般类同于梯形断面边坡,范围在1:1~1:1.75之间,个别取值1:2以上;圆弧中心角大于或等于90°。梯弧形复式断面同时具备了梯形和U形断面的优点:湿周较小,水力半径大,过水条件好,抗冻性能高,占地少。

1.梯弧形断面的选择

1.1 梯弧形渠道水力最佳断面按下式计算:

式中——水利最佳断面湿周,m;

ω0——过水断面面积,m2;

H0——断面水深,m;

r0——渠底圆弧半径,m;

b0——弧形底的弦长,m;

m——渠道上部直线段的边坡系数。

1.2 梯弧形渠道水利最佳断面及实用经济断面之间应符合式(2.1)~(2.5):

式中——实用经济断面湿周,m;

ω——过水断面面积,m2。

1.3 梯弧形实用经济断面计算:

(1)在已知渠道流量Q、渠道比降i、糙率n的条件下,选定边坡系数m,并计算水利最佳断面水深H0、过水断面面积ω0、湿周χ0。

(2)选择几种拟采用进行比较的α值。

(3)针对每种α值按式(2.2)~(2.5)计算出相应的渠底圆弧半径与水深之比Kr。

(4)按式(3.1)~(3.5)计算出相应于不同α值的各项实用经济断面指标。

式中H——实用经济断面水深,m;

r——实用经济断面渠底圆弧半径,m;

b——实用经济断面弧形底弦长,m。

(5)对不同α值得实用经济断面进行综合比较后确定选用方案。

在实际运用当中,如何合理恰当的选用梯弧形断面渠道,应该将实际地形情况的条件有效结合起来,特别是当需要修建的渠道已经有原渠床,需要在原渠床上改建梯弧形渠道,这时候就不能单纯的依靠理论计算来确定断面,而应该根据实际测量数据来选定断面的一些指标,这样可以是渠道挖填方量达到合理。

2.渠道冻胀破坏类型

在渠道设计过程中遇到的最主要问题就是如何解决冻胀破坏,防渗渠道局部出现冻胀破坏,轻者影响了渠道防渗效果和衬砌的耐久性,重者导致渠道停水返修,直接影响农业生产。根据多年实际应用情况,可以将渠道冻胀破坏的类型归为以下三种:

2.1 伸缩缝破坏 渠道分缝处是渠道最薄弱的部位,当冻胀发生时,最有可能破坏的就是伸缩缝开裂,导致分缝止水失效,水随之进入土中,更加剧了冻胀的发生。分缝的间距不当和填缝材料的选择不合适,都会影响渠道的耐久性。

2.2 混凝土板裂缝 在冬季衬砌板中部附近出现的纵向裂缝,多属于冻胀裂缝。冻胀裂缝是由于基土不均匀冻胀,造成衬砌板不均匀变位,裂缝的发展与基土冻胀性强弱有关,出现冻害的渠道基土多属于冻胀性较强。

2.3 边坡滑塌 由于边坡压实度不够,容易引起冻胀鼓起导致边坡滑塌。

3.梯弧形渠道断面的优点

梯弧型断面衬砌,是一种较为优化的断面形式,其近似于最佳水力断面,在一些干、支渠道中优先选用,其破坏程度轻于梯形断面。破坏的类型主要表现为裂缝,出现滑塌的现象较少。该形式的特点是:最易冻胀的渠底和坡脚采用弧形,利用圆弧的反拱作用抵御冻胀,较缓的边坡减少了砼板滑塌的几率。梯弧型断面当渠底土壤冻胀变形时,衬砌体在冻胀力的作用下,通过弧形拱把冻胀力传递到直线边坡上。同时,梯弧型断面的过水湿周是一条连续的光滑曲线,避免了两坡脚的死角,从而避免了两坡脚的制约作用。

因此,梯弧形断面渠道流速分布均匀,易于拉沙,减少淤积,湿周较小,水力半径大,过水条件好,占地少;同时能够改善防渗渠道冻胀变形分布的不均匀性,且渠底有一定的反拱作用,故可减轻砼板的冻胀破坏,减少裂缝和位移。通过近几年来工程实践,梯弧型渠道抗冻胀能力较好。

4.运行管理

当然,渠道在运行当中的破坏,并不仅仅是由于自然因素造成的,人为的因素也起到相当大的作用,比如对渠道管护的疏漏,长时间对渠道不维护,冬季不排除余水等原因造成渠道冻胀严重,所以,渠道修建完成后,在日常使用过程中,要建立完整的运行管理制度。

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