黄土地区渠道挟沙能力的计算.doc
黄土地区渠道挟沙能力的计算 渠道某一特定条件的水流，能够挟运某一定型泥沙的数量，称为渠道的挟沙能力。 渠道的挟沙能力与流速、水力半径、泥沙粒径及其沉速等有关。由于泥沙运动规律的复 杂性，因而对渠道挟沙能力的计算，目前还缺乏比较完善的理论公式，现在的公式，大都是 根据一定的具体条件分析实测资料所获得的经验公式，有其局限性。对于大型高含沙渠道的 夹沙能力，应作专门研究论证。一般渠道的挟沙能力，可参考有关经验公式计算。兹介绍我 国北方黄土地区渠道挟沙能力常用的几个计算公式，供参考。 （一）沙玉清公式 式中 渠道的不淤挟沙能力（公斤/）；泥沙的沉速（毫米/秒）； d泥沙的粒径（毫米）； R水力半径（米）；挟沙系数K值附表11.1 不淤保证挟沙系数 饱和 趋势 备注 率（） K 程度 0.01 3160 超饱和淤积显着极限 0.10 2000 1.001120高饱和淤积不显 10525 15.9440 均方差 20376 中饱和 不 30299 冲 40248 不 中 值 50200 淤 60161 70134 80106 84.191 均方差 9076低饱和冲刷不显 9936.7 99.920未饱和冲刷显著 极限 99.99 12.6 挟沙系数，与不淤保证率有关，K值可以从附表11.1选取； 流速（米/秒）； 01挟动幺速，当把沙防水进入渠区呈运动状态时，挟动幺速等于止动土速，即 01H1； H1系明渠水流的水力半径等于1米时的止动幺速（即泥沙运动状态转变为静止状 态时的临界流速）； 指数，与水流的佛劳得判数有密切关系，即： 缓流r0.8，2； 急流r0.8，3。 沙量的不淤积保证率一般可采用0.01左右，其K值为3160。 （二）黄委水科所公式 黄委水科所通过对引黄渠道及黄河河道大量观测资料的分析，从而提出了挟沙能力经验 公式 式中水流的挟沙能力（公斤）； 断面率均流速（米秒）； 平均水深（米）； 水面宽度（米）； 重力加速度（）； 加权平均泥沙沉降速度（厘米秒）。 （三）武汉水利电力学院公式 武汉水利电力学院通过对黄河泥沙资料的分析。从而提出了渠道挟沙能力公式 止动幺速值附表11.2 粒径d止动幺速粒径止动么速 （毫米）H1（米秒）（毫米）H1（米秒） 0001011 03041 0002012 04046 0003013 05049 0004013 06053 0005013 07056 0006014 08058 0007014 09061 0008014 10063 0009015 15073 0010015 2 082 0015017 3 095 002 018 4 105 003 020 6 122 004 021 8 136 905 023 10148 006 024 20193 007 025 30224 008 026 40249 009 027 50271 010 028 60290 015 031 80322 02036 100 353 式中s泥沙密实容重（公斤/）。附录十二渠岸以上高边坡的选定 一、黄土边坡 黄土地区渠岸以上挖方边坡，坡高小于1520米时，可以根据邻近已成渠道稳定边坡拟 定坡形、坡比；坡高大于1520米时，应根据具体资料进行边坡稳定验算。在没有资料或资 料不完备的情况下，可以参考铁路路堑边坡的有关规定（见附表12.112.3）初步拟定坡 形、坡比。二、岩石边坡 决定岩石边坡稳定性的主要因素是岩石的岩性、构造、风化程度等。岩体的完整程度对 边坡有直接影响。 岩石边坡可按地质分析、力学计算及比拟法进行设计。当地质条件良好，岩质比较均匀 时，亦可参考附表12.4确定。 边坡形式选择表 附表12.1 波形 简图 适用范围 备注 直（1）均质黄土，被高在 （1） B为渠岸宽度 线20米以内者。 （2）阶梯高1、2 形 3，可根据当地降水 一（2）非均质黄土，坡 量和边坡坡率等情况 坡高一般在12米以内者，如 参考附表12.2选用 到有松散夹层应予防护（3）1一般不小 顶于1.5米，2可据根 具体情况决定，一般 折（1）均质黄士，上部较 为46米 线疏松，下部较 形密实，坡高在1220米 上（2）非均质黄土，坡高 缓在20米以内者， 下可以分层采用不同波率 陡 阶（1）松散均质黄土，坡 （4）在干旱少雨地 梯高超过12米；密实均质黄 区，边坡平台上可不设 形土，坡高超过20米 截水沟，1值可酌量 （2）非均质黄土，坡高 减小 小超过20米，平台位置宜设 平于不同土层分界处较密实的 台土层内 式（3）有松散夹层的黄 土，坡高在12米以上者,平 台位置设在夹层以下的土层 加层应防护加固。如夹层较 中，对密实，则平台宜设于 密实层顶部0.5米左右处 阶 坡高在30米以上，大平台 梯平宽46米。 形台 大式 边坡形式及相应坡率参考表附表12.2 降水量分区历年平均降水量（毫米） 边坡坡率 边坡阶梯高度（米） 第一区 30012 第二区300500 等于陡于 10.512 等于缓于 10.75 10 第三区500700 等于陡干 10.510 等于缓于 10.75 8 边坡形式及相应坡率参考表 附表12.3 时代及成因 边坡形式及相应坡率 备注 一坡 一波或阶阶梯形单坡 梯形草坡 H5 米 5H 10H20H 30H 10 米 20 米30 米 40 米 4 近 代 10.7510.75 11（1）坡率 （不分成因）1111.25 按单一土层考 虑，如几种土 3 新第四纪10.75 10.75 层时，可参考 （残积）11不同时代不同 成因拟定坡率 3 新第四纪10.75 10.75 11（2）坡高 （坡积）1111.25 大于16米,而 小于20米时, 2 新第四纪10.310.310.510.75 10.75 在第二三降水 （洪积，冲积 10.5 10.5 10.75 11量区，可设一 级阶梯平台， 3 新第四纪10.310.510.75 10.75 10.75 坡高大于40 （风积）10.511米时，则应设 多级阶梯平台 中第四纪上10.310.310.510.510.5 部(不分成因)10.510.710.75 10. 第四纪上部 （不分成因） 2 连第四纪10.310.310.5 （不分成因） 10.5 10.75 岩石边坡坡度与高度参考数值 附表12.4 边 坡 坡 度 与 高 度 岩石的 山坡岩石种 风化程度 高15米 类及特征 节理很少至节理发育节理极发育 节理发育 坚固的花岗微、中风化10.110.2 10.210.3 10.310.1 岩、正长岩、闪 长岩及其过渡型强风化10.3 10.5 10.75 岩石 辉长岩、辉微、中风化10.210.310.210.510.5 岩、辉绿岩块状 坚硬强风化10.310.510.75 喷出火山岩类 微、中风化10.210.310.310.510.5 流纹岩、安山岩 玄武岩、凝灰岩强风化10.310.510.51：075 砂岩、砾岩、微、中风化10.110.210.210.410.410.5 厚层块状钙铁硅 质胶结、结构致 密强风化10.310.410.410.510.510.7 砂岩、砾岩、微、中风化10.310.510.510.510.7 中薄层泥质钙质 胶结不完整，结 构不密实强风化10.510.75 10.7511 薄层砂岩、页微、中风化10.510.510.75 岩、砾岩互层或 页岩多含混质炭 质及黄铁矿等有强风化1:0.51:0.75 10.7511 害矿物者 中等薄层质量微、中风化10.510.510.75 10.75 页岩或其他砂 岩、砾岩的互层 （无夹层看）强风化1:0.51:0.75 10.75 10.7511 附表12.4岩石边坡坡度与高度参考数值 续表一 山坡岩石种 岩石 边 坡 坡 度 与 高 度 边 坡 坡 度 与 高 度 类及特征 的风 化程 高1530米 高3040米 度 节理很少至节理发育节理极发育节理很少至节理发育 节理发育 节理发育 微、中10.110.210.510.210.410.5 坚固的花岗风化 10.3 10.5 10.7 10.75 岩、正长岩、闪 长岩及其过渡型强风化10.310.75 10.75 10.7511 岩石 10.5 11 微、中10.310.510.75 挥长岩、辉风化 10.5 10.510.75 者、辉绿岩块状 坚硬强风化10.510.75 10.7511 微、中10.310.510.75 喷出火山岩风化 10.5 10.710.510.75 美、流纹岩、安 山岩玄武岩、凝强风化10.510.75 1110.7511 灰岩 砂岩、砾岩、微、中10.3 厚层块状钙铁硅风化 10.5 质胶结、结构致 密强风化10.510.75 10.75 10.75 11 砂岩、砾岩、微、中10.510.510.75 10.510.710.75 中薄层泥质钙质风化10.75 11 11 胶结不完整，结 构不密实强风化10.510.75 1110.7511 10.75 1111.25 薄层砂岩、页微、中10.510.75 1110.75 11 岩、砾岩互层或风化10.75 1110.25 页岩多含混质炭 质及黄铁矿等有强风化10.75 1111.25 11 害矿物者10.25 中等薄层质量微、中10.510.75 10.75 10.75 10.75 页岩或其他砂风化10.75 11 11 岩、砾岩的互层 （无夹层看）强风化10.75 10.75 1110.7511 11 11.5 附表12.4续表二 岩石的 边 坡 坡 度 与 高 度 风化 山坡岩石种类及特征程度高15米 节理很少至节理发育 节理极发育 节理发育 石灰岩厚层，块状致微、中风化10.110.210.3 密，坚硬10.210.310.5 强风化10.210.410.5 10.410.5 10.75 微、中风化10.210.310.4 白云岩、燧质、硅原、10.310.410.5 泥质、铁质石灰石、磷灰 岩或其互层、薄层、中强风化10.310.510.75 层、致密10.5 微、中风化10.310.410.5 角砾岩及凝灰角砾岩，10.410.5 胶结不完整 强风化10.510.510.75 10.75 11 各种中薄层层优岩石单微、中风化10.510.510.75 一或互层，夹粘土，泥质10.75 页岩 强风化10.75 10.7511 1111.25 片麻岩、花岗片岩、磁微、中风化10.25 10.310.5 铁片岩10.310.5 强风化10.310.510.75 10.5 附表12.4续表四 岩石的 边 坡 坡 度 与 高 度 风化 山坡岩石种程度高1530米 类及特征 节理很少至 节理发育 节理极发育 节理发育 微、中风化10.210.310.5 石灰岩厚层，块状10.310.5 致密，坚硬 强风化10.510.510.75 10.75 11 白云岩、燧质、硅微、中风化10.310.410.6 原泥质、铁质石灰10.110.6 石、磷灰岩或其互 层、薄层、中层、致强风化10.510.75 11 密 微、中风化10.410.510.75 角砾岩及凝灰角砾10.510.75 岩，胶结不完整 强风化10.510.75 11 10.71111.25 各种中薄层层优岩微、中风化10.75 10.75 11 石单一或互层，夹粘1111.5 土，泥质页岩 强风化10.75 11.25 11.25 1111.5 11.5 片麻岩、花岗片微、中风化10.310.510.5 岩、磁铁片岩10.510.7 强风化10.510.510.75 10.75 11 附表12.4续表五 岩石的边 坡 坡 度 与 高 度 风化 山坡岩石种
