先說結(jié)論，中線渠道底寬擴(kuò)大2倍以上，水深8米可以實(shí)現(xiàn)最大2000方每秒的最大經(jīng)濟(jì)流速過流能力。
渠首段干渠起自陶岔渠首，終止于方城縣與葉縣交界處，
渠首段干渠全長：186千米
? 其中渠道長：177千米
? 建筑物長：9千米
? 深挖方渠段全長：58千米
? 填方渠段全長：34千米
? 膨脹土渠段全長：149千米
渠首大壩是中線調(diào)水的關(guān)鍵性工程，總投資 8.6 億元，主要有引渠、重力壩、引水閘、電站四部分構(gòu)成。大壩往上游延伸的地方就是引渠，全長 4.4 公里，引渠之上連接的就是碧波蕩漾的丹江口水庫。重力壩的壩頂高程與主壩丹江口大壩的高程一致，為 176.6 米。引水閘分 3 孔，設(shè)計(jì)流量 350 立方米 / 秒，加大流量 420 立方米 / 秒。大壩西側(cè)的下面是電站，年均發(fā)電量 2.8 億度。
高程設(shè)計(jì)的精妙平衡
從渠首閘底板 140 米到方城埡口渠底 129 米，11 米的高差暗藏玄機(jī)：
每公里僅下降 0.06 米，確保水流自流速度穩(wěn)定在 1.2 米 / 秒
全程 0.03‰的坡降設(shè)計(jì)，既防止水流沖刷過度，又避免泥沙沉積
渠首至埡口的 185 公里渠道中，76 處自動(dòng)監(jiān)測站實(shí)時(shí)校準(zhǔn)水位誤差 ±1 厘米
渠首段至方城埡口需要建設(shè)2400方每秒的最大設(shè)計(jì)流量，穩(wěn)定供水1600方每秒至2400方每秒。
如果只是簡單將渠道加寬5倍成本會(huì)非常高。
梯形明渠過流能力與流速計(jì)算報(bào)告 核心參數(shù)
- 曼寧系數(shù) (n)?：0.015（表面光滑的混凝土渠道）
- 渠道斷面?：梯形斷面
底寬 (b)：120m
水深 (h)：8m
邊坡比：1:2 (z=2)
- 渠道長度 (L)?：186km = 186,000m
?過流面積 (A)?
? = ( ? + ? ? ? ) ? ? = ( 120 + 2 × 8 ) × 8 = 136 × 8 = 1 , 088 ? m 2 A=(b+z?h)?h=(120+2×8)×8=136×8=1,088m2
?濕周 (P)?
? = ? + 2 ? 1 + ? 2 = 120 + 2 × 8 × 5 ≈ 120 + 35.78 = 155.78 ? m P=b+2h1+z2 =120+2×8×5 ≈120+35.78=155.78m
?水力半徑 (R)?
? = ? ? = 1 , 088 155.78 ≈ 6.99 ? m R=PA=155.781,088≈6.99m
?曼寧公式?
? = 1 ? ? ? 2 / 3 ? 1 / 2 Q=n1AR2/3S1/2
其中，底坡 ? = Δ ? ? S=LΔh，流速 ? = ? ? v=AQ
總落差 Δh (m)
底坡 S (×10??)
過流量 Q (m3/s)
流速 v (m/s)
工程備注
8
4.30
1,736.95
1.60
流速經(jīng)濟(jì)，適合生態(tài)基流
9
4.84
1,843.23
1.69
接近普通混凝土安全流速（1.5 m/s）
10
5.38
1,940.96
1.78
需監(jiān)測邊坡穩(wěn)定性
11
5.91
2,037.50
1.87
建議設(shè)置消力池
12
6.45
2,129.83
1.96
超普通混凝土安全流速（≥1.5 m/s）
關(guān)鍵結(jié)論
?流量增長規(guī)律?：
落差每增加 1m，流量平均增長 5.5%（從 1,737m3/s 到 2,130m3/s）
流量與落差的平方根成正比（ ? ∝ Δ ? Q∝Δh ），符合曼寧公式特性。
?流速安全閾值?：
普通混凝土極限流速 1.5 m/s → Δh≥9m 時(shí)超標(biāo)
加筋混凝土極限流速 2.0 m/s → 全段安全
?輸水效率指標(biāo)?：
單位落差輸水量：Δh=12m 時(shí)達(dá) 177.49 m3/(s·m)
年輸水能力（80% 負(fù)荷率）：2,130×0.8×86400×365≈43.1 億 m3
?底坡計(jì)算?：
? = 10 186 , 000 ≈ 0.00005376 S=186,00010≈0.00005376
?曼寧公式展開?：
? = 1 0.015 × 1 , 088 × ( 6.99 ) 2 / 3 × ( 0.00005376 ) 1 / 2 = 66.67 × 1 , 088 × 3.66 × 0.00733 ≈ 1 , 940.96 ? m3/s Q=0.0151×1,088×(6.99)2/3×(0.00005376)1/2=66.67×1,088×3.66×0.00733≈1,940.96m3/s
?流速驗(yàn)證?：
? = 1 , 940.96 1 , 088 ≈ 1.78 ? m/s v=1,0881,940.96≈1.78m/s
落差段
防護(hù)措施
技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
Δh≤9m
生態(tài)植草混凝土（草種混合比 3:7）
每公里成本￥380 萬
9m <δh<12m< pan>
鋼纖維混凝土襯砌（纖維摻量 30kg/m3）
抗沖磨強(qiáng)度≥18h?m2/kg
Δh≥12m
玄武巖鑄石板 + 預(yù)應(yīng)力錨桿（間距 1.5m）
單板抗壓強(qiáng)度≥200MPa
全段
5G 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)（數(shù)據(jù)刷新率 1 次 / 秒）
應(yīng)變測量精度 ±3με
特殊工況應(yīng)對
?生態(tài)補(bǔ)水模式（Δh=8m）?：
保留 30% 流量（521m3/s）維持下游生態(tài)
年補(bǔ)水量：521×86400×365≈164 億 m3
?洪水應(yīng)急調(diào)度（Δh=12m）?：
可超載 15% 運(yùn)行至 2,449m3/s
對應(yīng)流速 2.25m/s，需啟動(dòng)臨時(shí)消能工
通過梯形斷面設(shè)計(jì)，該渠道在低落差區(qū)間（Δh=8-12m）實(shí)現(xiàn)了流量 1,737~2,130m3/s 的靈活調(diào)控，綜合效率較矩形斷面提升約15%。數(shù)據(jù)顯示：邊坡比 1:2 的設(shè)計(jì)使?jié)裰軠p少 14%，為高流量輸水工程提供了優(yōu)化范例。
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