2024年3月24日发(作者：呼勃)
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第ｌ４卷第６期
水利科技与经济
Ｖ０１．１４ Ｎ６．６
２００８年６月
Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｎａｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｙ
Ｊｕｎ．，２００８
截流沟不冲水力最优纵横断面设计的探讨
孙秀春
（五常市水利勘测设计队，黑龙江五常１５０２００）
［摘要】所谓水力最佳断面，就是在渠道的过水断面面积、底坡、糙率一定时，通过流量最大的
断面。研究水力最佳断面在渠道设计中的重要意义，提出相应采取的有效措施。
［关键词］截流沟；水力最佳断面；分析结果
【中图分类号］ＴＶ２１ 【文献标识码］Ａ 【文章编号］ １００６—７１７５（２００８）０６—０４５８—０１
渠槽的过水断面型式有很多种，对于人工修建的明
：
吉．ｓ １
渠，为了便于施工和符合水流运动特点，一般都做成对称
＾ ，ｌ
的规则断面，工程中常见的有梯形断面、矩形断面、圆形
式中 为在截流沟内实际出现的流速； 为允许的不
断面、Ｕ型断面和复式断面等，下面主要讨论工程中应用
冲流速；，ｌ为糙率；Ｒ为水力半径；Ｓ为纵坡。
最广的梯形断面渠道，研究水力最佳断面在渠道设计中
当 ｌ宴≤ 时，截流沟不会发生冲刷现象，故
的重要意义。
÷ 号．ｓ专≤
１梯形水力最佳断面关系式的推导
经整理，得出梯形断面内不发生冲刷的条件是
体现梯形水力最佳横断面的关系公式
号５吉≤ 或 ≤（ ）号
口：
粤：２￣，／１＋ｍ２一ｍ （１）
截流沟内的流量
式中。为横断面的宽深比；Ｂ为截流沟底宽度；日为截流
Ｑ：Ａ ：（口＋ｍ）＾ ｛ 号．ｓ吉
沟内水的深度；ｍ为边坡系数；口和ｍ都无因次。
设 ：２￣／１＋ ，则口＝ 一２ｍ
因为 ＝ ＝ ＝ ＾
为了得出式（１），下面的一种推导方法比较简便，设
＾ ：（业）
口＋ｍ
＝
ｂ＋２ｈ￣／１＋ｍ２＝ｂ＋ｍ＇ｈ＝（口＋ｍ ）ｈ
ｂ＝ Ａ
所以Ｑ＝ 如号．ｓ专
—
ｍｈ
号．ｓ专 （２）
Ａ＝（口＋ｍ）ｈ
故 ＝｝一ｍｈ＋ｍ ｈ
把 号．ｓ吉： 和 ：（ ）吾代入式（２）得
式中 为湿周；Ａ为过水断面面积。
：
当过水断面面积Ａ一定时， 最小的断面就是水力最
（口＋ｍ ） 一．（哗）ｓ吉 ， ‘
佳断面。为了使 最小，设 ：ｏ
Ｑ（垒±塑！一．ｎ３Ｖ￣４
（口＋ｍ ．ｓ号
譬：一一 一ｍ＋ｍｔ：０ 一ｍ
，
：ｎ
即一 一ｍ＋ｍＩ：０
把口＝ｍ 一２ｍ代入上式中得
得 孚：口： 一２ｍ＝２（￣，／１＋ｍ 一ｍ）
Ｑｓ吾：ｎ， 导
２ 不冲水力最佳梯形断面流量Ｑ与
，
：
。 ｍ’一ｍ
纵坡的关系式
＝
４（ｍ 一ｍ）ｒｔ３ （３）
ｆ下转第４６５页）
用曼宁公式表示为
［收稿日期］２００８—０２—１Ｏ
［作者简介］孙秀春（１９ｒ７１一），女，黑龙江五常人，工程师，从事水利工程勘测、规划、设计、施工工作．
・－－——
４５８・－－——
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梁铁山，等：沈阳市北部地区集雨节灌技术与开发可行性研究
面积较大且又集中的雨水集蓄系统，更应给予足够重视
和充分的研究。节水灌溉技术现已在世界各地广泛开
展，我国通过多年研究与开发，现已具备了一定的技术经
验。如何将其与集雨工程结合在一起，实现水资源的最
第６期
雨示范工程４处，发展庭院经济２处。
（２）完成一切观测手段设备的进入现场安装与观测人
员培训。
（３）配套不同型式的节水灌溉技术，进行用水量监测
和水质监测。
高利用率，是本次研究的主要内容。
４．２雨水的存储与防渗、防污染、净化技术
由于地质条件的不同，长时间存储雨水就需要搞好
（４）观测统计各类集雨工程的效应与效益。
（５）制订沈阳地区《集雨工程技术规范》及《竣工验收
标准》。
防渗设施，寻求简便经济的防污染、净化技术。
５项目达到的技术指标及指标分析
８ 项目推广应用前景及直接技术经
济、社会效益分析
水是人类生活的基本需求，满足这一基本需求而产
生的效益是不能用金钱来衡量的。但就过去几年的实践
来看，开展集雨节灌工程开发，确实缓解了各缺水地区对
水的需求矛盾，提高了水资源的利用率，实现水的利用率
达到９ｏ％，并在一定程度上改善了当地的生态环境。如
果大面积推广，可以从根本上实现当地生态气候的良性
循环。此外，一般缺水地区都是经济相对落后地区，如果
配合庭院经济开发，调整农作物种植结构，可以帮助农民
沈阳市北部地区是一个水资源短缺的地区，水资源
问题已逐渐成为制约这一地区经济发展的瓶颈。由于地
形条件和经济条件的限制，当地没有修建大型骨干水利
工程的条件。因此，如何充分利用当地降雨资源，发展灌
溉，提高作物产量，帮助当地人民脱贫致富，不但是当地
迫切需要解决的问题，也是全市农业生产中一个带战略
性的问题。
增加收入，实现稳步脱贫。据初步推算，投入产出比可以
达到１：２。
康法两县是一个农业大区，广大的农村，房前屋后面
积极大，还有场院，村庄道路和田间道路等。而且，这一
地区人口密度小，人均土地面积较为充裕，并且土地多为
坡地，有利于修建雨水汇集场，为配套的自流灌溉提供了
有利条件。根据国内经验，凡有效降雨在２５０咖以上的
６项目的技术路线
通过在康法地区进行集雨节灌试验示范工程建设，
分别选择田间道路、庭院、场院作为集雨汇流场，建设不
同型式的集雨工程，结合不同型式的节水灌溉技术，通过
经济技术、施工条件以及经济效益的对比分析，选择最适
合该地区的集雨节灌技术。
地区，均适宜开发雨水资源，除解决生活用水外，因地制
宜地结合节水灌溉，做到秋蓄春用，长蓄短用，变被动抗
旱为主动抗旱，这是我国２１世纪水资源可持续利用的一
个有效途径，开发利用前景十分广阔。
７项目实施方案及计划进度安排
（１）在康法地区选择在不同条件下用不同材料建设集
［参考文献］
［１］ 张祖新．我国北方地区雨水集蓄与节水灌溉技术
［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２００１．２２７—２２９．
流量的影响不显著；在流量遇到这种情况时，为了避免冲
刷，可采取下列办法：
（上接第４５８页）
因此式（３）称为不冲水力最佳梯形断面的流量Ｏ与
纵坡Ｓ的关系式，简称Ｑ Ｓ公式。
在某个具体地区，ｍ、ｎ、 常接近于一个常数，在实
践中，为了计算方便，也常选用一个常数，因此式（３）可写
成
Ｑ．ｓ ＝Ｋ
式中 为小数常数。
（４）
（１）加宽沟底，增加Ｐ值，以抵抗冲刷，但Ｑ值不宜过
大，应≤１２。
（２）将一条大沟，分成若干条小沟。
（３）修建谷坊，形成局部跌水，减缓截流沟纵坡。
第一种办法，防冲刷的作用不大；第二种办法，使黄
土高原更加支离破碎，不便于耕种；在实践中，多采用第
三种办法，使沟壑川台化，这是一种行之有效的治沟方
（５）
法。
式（４）也可写成
Ｑ＝Ｋ／Ｓ
３ 结果分析
（１）每一个Ｓ都有一个与之相对应的Ｑ值，在它们的
配合下，即能保证不冲，又能保持达到水力最佳断面的要
求。
［参考文献］
［１］李庆扬，王能帮，易大义．数值分析［Ｍ］．武汉：华中
理工大学出版社，１９９６．９７—９０．
［２］李序亮．水力学［Ｍ］．北京：水利电力出版社，
１９７８．１３６—１５２．
（２）在同时满足了不冲水力最佳条件的情况下，小流
量要求的纵坡大，大流量要求的纵坡小。
（３）在流量较小的情况下，较大幅度地变化纵坡，对
［３］黄开路，张晓莲，柳凤明．悬链线形断面明渠的水力
计算探讨［Ｊ］．黑龙江水专学报，２００６，３３（３）：４１—４２．
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第ｌ４卷第６期
水利科技与经济
Ｖ０１．１４ Ｎ６．６
２００８年６月
Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｎａｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｙ
Ｊｕｎ．，２００８
截流沟不冲水力最优纵横断面设计的探讨
孙秀春
（五常市水利勘测设计队，黑龙江五常１５０２００）
［摘要】所谓水力最佳断面，就是在渠道的过水断面面积、底坡、糙率一定时，通过流量最大的
断面。研究水力最佳断面在渠道设计中的重要意义，提出相应采取的有效措施。
［关键词］截流沟；水力最佳断面；分析结果
【中图分类号］ＴＶ２１ 【文献标识码］Ａ 【文章编号］ １００６—７１７５（２００８）０６—０４５８—０１
渠槽的过水断面型式有很多种，对于人工修建的明
：
吉．ｓ １
渠，为了便于施工和符合水流运动特点，一般都做成对称
＾ ，ｌ
的规则断面，工程中常见的有梯形断面、矩形断面、圆形
式中 为在截流沟内实际出现的流速； 为允许的不
断面、Ｕ型断面和复式断面等，下面主要讨论工程中应用
冲流速；，ｌ为糙率；Ｒ为水力半径；Ｓ为纵坡。
最广的梯形断面渠道，研究水力最佳断面在渠道设计中
当 ｌ宴≤ 时，截流沟不会发生冲刷现象，故
的重要意义。
÷ 号．ｓ专≤
１梯形水力最佳断面关系式的推导
经整理，得出梯形断面内不发生冲刷的条件是
体现梯形水力最佳横断面的关系公式
号５吉≤ 或 ≤（ ）号
口：
粤：２￣，／１＋ｍ２一ｍ （１）
截流沟内的流量
式中。为横断面的宽深比；Ｂ为截流沟底宽度；日为截流
Ｑ：Ａ ：（口＋ｍ）＾ ｛ 号．ｓ吉
沟内水的深度；ｍ为边坡系数；口和ｍ都无因次。
设 ：２￣／１＋ ，则口＝ 一２ｍ
因为 ＝ ＝ ＝ ＾
为了得出式（１），下面的一种推导方法比较简便，设
＾ ：（业）
口＋ｍ
＝
ｂ＋２ｈ￣／１＋ｍ２＝ｂ＋ｍ＇ｈ＝（口＋ｍ ）ｈ
ｂ＝ Ａ
所以Ｑ＝ 如号．ｓ专
—
ｍｈ
号．ｓ专 （２）
Ａ＝（口＋ｍ）ｈ
故 ＝｝一ｍｈ＋ｍ ｈ
把 号．ｓ吉： 和 ：（ ）吾代入式（２）得
式中 为湿周；Ａ为过水断面面积。
：
当过水断面面积Ａ一定时， 最小的断面就是水力最
（口＋ｍ ） 一．（哗）ｓ吉 ， ‘
佳断面。为了使 最小，设 ：ｏ
Ｑ（垒±塑！一．ｎ３Ｖ￣４
（口＋ｍ ．ｓ号
譬：一一 一ｍ＋ｍｔ：０ 一ｍ
，
：ｎ
即一 一ｍ＋ｍＩ：０
把口＝ｍ 一２ｍ代入上式中得
得 孚：口： 一２ｍ＝２（￣，／１＋ｍ 一ｍ）
Ｑｓ吾：ｎ， 导
２ 不冲水力最佳梯形断面流量Ｑ与
，
：
。 ｍ’一ｍ
纵坡的关系式
＝
４（ｍ 一ｍ）ｒｔ３ （３）
ｆ下转第４６５页）
用曼宁公式表示为
［收稿日期］２００８—０２—１Ｏ
［作者简介］孙秀春（１９ｒ７１一），女，黑龙江五常人，工程师，从事水利工程勘测、规划、设计、施工工作．
・－－——
４５８・－－——
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梁铁山，等：沈阳市北部地区集雨节灌技术与开发可行性研究
面积较大且又集中的雨水集蓄系统，更应给予足够重视
和充分的研究。节水灌溉技术现已在世界各地广泛开
展，我国通过多年研究与开发，现已具备了一定的技术经
验。如何将其与集雨工程结合在一起，实现水资源的最
第６期
雨示范工程４处，发展庭院经济２处。
（２）完成一切观测手段设备的进入现场安装与观测人
员培训。
（３）配套不同型式的节水灌溉技术，进行用水量监测
和水质监测。
高利用率，是本次研究的主要内容。
４．２雨水的存储与防渗、防污染、净化技术
由于地质条件的不同，长时间存储雨水就需要搞好
（４）观测统计各类集雨工程的效应与效益。
（５）制订沈阳地区《集雨工程技术规范》及《竣工验收
标准》。
防渗设施，寻求简便经济的防污染、净化技术。
５项目达到的技术指标及指标分析
８ 项目推广应用前景及直接技术经
济、社会效益分析
水是人类生活的基本需求，满足这一基本需求而产
生的效益是不能用金钱来衡量的。但就过去几年的实践
来看，开展集雨节灌工程开发，确实缓解了各缺水地区对
水的需求矛盾，提高了水资源的利用率，实现水的利用率
达到９ｏ％，并在一定程度上改善了当地的生态环境。如
果大面积推广，可以从根本上实现当地生态气候的良性
循环。此外，一般缺水地区都是经济相对落后地区，如果
配合庭院经济开发，调整农作物种植结构，可以帮助农民
沈阳市北部地区是一个水资源短缺的地区，水资源
问题已逐渐成为制约这一地区经济发展的瓶颈。由于地
形条件和经济条件的限制，当地没有修建大型骨干水利
工程的条件。因此，如何充分利用当地降雨资源，发展灌
溉，提高作物产量，帮助当地人民脱贫致富，不但是当地
迫切需要解决的问题，也是全市农业生产中一个带战略
性的问题。
增加收入，实现稳步脱贫。据初步推算，投入产出比可以
达到１：２。
康法两县是一个农业大区，广大的农村，房前屋后面
积极大，还有场院，村庄道路和田间道路等。而且，这一
地区人口密度小，人均土地面积较为充裕，并且土地多为
坡地，有利于修建雨水汇集场，为配套的自流灌溉提供了
有利条件。根据国内经验，凡有效降雨在２５０咖以上的
６项目的技术路线
通过在康法地区进行集雨节灌试验示范工程建设，
分别选择田间道路、庭院、场院作为集雨汇流场，建设不
同型式的集雨工程，结合不同型式的节水灌溉技术，通过
经济技术、施工条件以及经济效益的对比分析，选择最适
合该地区的集雨节灌技术。
地区，均适宜开发雨水资源，除解决生活用水外，因地制
宜地结合节水灌溉，做到秋蓄春用，长蓄短用，变被动抗
旱为主动抗旱，这是我国２１世纪水资源可持续利用的一
个有效途径，开发利用前景十分广阔。
７项目实施方案及计划进度安排
（１）在康法地区选择在不同条件下用不同材料建设集
［参考文献］
［１］ 张祖新．我国北方地区雨水集蓄与节水灌溉技术
［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２００１．２２７—２２９．
流量的影响不显著；在流量遇到这种情况时，为了避免冲
刷，可采取下列办法：
（上接第４５８页）
因此式（３）称为不冲水力最佳梯形断面的流量Ｏ与
纵坡Ｓ的关系式，简称Ｑ Ｓ公式。
在某个具体地区，ｍ、ｎ、 常接近于一个常数，在实
践中，为了计算方便，也常选用一个常数，因此式（３）可写
成
Ｑ．ｓ ＝Ｋ
式中 为小数常数。
（４）
（１）加宽沟底，增加Ｐ值，以抵抗冲刷，但Ｑ值不宜过
大，应≤１２。
（２）将一条大沟，分成若干条小沟。
（３）修建谷坊，形成局部跌水，减缓截流沟纵坡。
第一种办法，防冲刷的作用不大；第二种办法，使黄
土高原更加支离破碎，不便于耕种；在实践中，多采用第
三种办法，使沟壑川台化，这是一种行之有效的治沟方
（５）
法。
式（４）也可写成
Ｑ＝Ｋ／Ｓ
３ 结果分析
（１）每一个Ｓ都有一个与之相对应的Ｑ值，在它们的
配合下，即能保证不冲，又能保持达到水力最佳断面的要
求。
［参考文献］
［１］李庆扬，王能帮，易大义．数值分析［Ｍ］．武汉：华中
理工大学出版社，１９９６．９７—９０．
［２］李序亮．水力学［Ｍ］．北京：水利电力出版社，
１９７８．１３６—１５２．
（２）在同时满足了不冲水力最佳条件的情况下，小流
量要求的纵坡大，大流量要求的纵坡小。
（３）在流量较小的情况下，较大幅度地变化纵坡，对
［３］黄开路，张晓莲，柳凤明．悬链线形断面明渠的水力
计算探讨［Ｊ］．黑龙江水专学报，２００６，３３（３）：４１—４２．
－—－——
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