三、水力最優(yōu)斷面
根據(jù)式(6-6-6)有
通常底坡i由地形條件確定，粗糙系數(shù)n由渠道表面材料性質(zhì)決定。于是在渠道過(guò)水?dāng)嗝?span lang=en-us>a一定時(shí)(斷面大小決定了工程量的大小，a一定表示工程量一定)，要使流量q最大，就必須使水力半徑r最大。水力半徑r為過(guò)水?dāng)嗝婷娣ea和濕周χ的比值。a既一定，就必須使?jié)裰?span lang=en-us>χ為最小，才能得到最大的流量。這種濕周最小的斷面，就稱為水力最優(yōu)斷面。如果流量一定，則采用水力最優(yōu)斷面可使過(guò)水?dāng)嗝婷娣e最小。
當(dāng)采用矩形斷面時(shí)，若已知過(guò)水?dāng)嗝婷娣e為a，則
所以水力最優(yōu)斷面b／h=2
此時(shí)，
當(dāng)采用梯形斷面時(shí)，若已知過(guò)水?dāng)嗝婷娣ea，邊坡系數(shù)m，則由
要說(shuō)明的是，水力最優(yōu)斷面只是從水力條件來(lái)考慮。而實(shí)際工程中還需綜合考慮施工、運(yùn)轉(zhuǎn)、養(yǎng)護(hù)等因素選擇最經(jīng)濟(jì)合理的斷面。
四、無(wú)壓圓管均勻流的水力計(jì)算-
無(wú)壓圓管指不滿流的圓管。在排水工程中被廣泛使用。對(duì)于長(zhǎng)直的圓管，i>0，粗糙系數(shù)保持沿程不變時(shí)，管中水流可以認(rèn)為是明渠均勻流。見(jiàn)圖6—6—3。直徑為d，水深為h的圓形管道，其過(guò)水?dāng)嗝婷娣ea、濕周χ和水力半徑r計(jì)算公式如下：
無(wú)壓圓管均勻流水力計(jì)算的基本公式仍是
或
為了避免繁瑣的計(jì)算，可以利用圖6-6-4來(lái)計(jì)算。圖中縱坐標(biāo)為充滿度α＝h/d，橫坐標(biāo)為無(wú)量綱流量q/q0和無(wú)量綱流速v/v0。q0和v0為圓管滿流時(shí)的流量和流速。q與v則表示充滿度h／d時(shí)的流量和流速。從圖中可以看出，最大流量發(fā)生在h／d=0.95時(shí)，這時(shí)q/q0=1．087，因?yàn)檫@時(shí)的ar2／3最大；最大流速發(fā)生在h／d=0．81時(shí)，這時(shí)v/v0=1．16。因?yàn)檫@時(shí)的水力半徑r最大，水深再加大時(shí)，過(guò)水?dāng)嗝婷娣e雖有增加，但濕周增加得更快，使r反而減小。