Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
2.5 Гидравлически наивыгоднейший поперечный профиль канала
Гидравлически наивыгоднейшим профилем (сечением) канала называется профиль, который при одинаковом уклоне дна, расходе, шероховатости, коэффициенте откоса обеспечивает максимальную среднюю скорость, пропускает наибольший расход. Этот вывод следует из формулы Шези
(2.27)
При разных площадях живого сечения ω, уклонах i и шероховатости больший расход пропустит канал, который имеет большее значение С. Но С возрастает с увеличением R, Однако R зависит от χ, а это значит, что гидравлически наивыгоднейший канал имеет наименьший смоченный периметр.
Задача выбора геометрически наивыгоднейшего сечения канала сводится к выбору формы сечения с минимальным периметром χ. Такой фигурой является круг, а для открытого канала – это полукруг. Поэтому при строительстве небольших каналов (лотков) из металла, бетона им придают форму полукруга, эллипса, параболы. Для каналов большого сечения трудно сделать выемку грунта, обеспечив полукруглое сечение; в верхней части такого сечения стенки почти вертикальные, они могут оказаться неустойчивыми при нескальных грунтах, поэтому каналы полукруглого сечения почти не применяют; в естественных грунтах строят каналы трапецеидального сечения.
Для трапецеидального гидравлически наивыгоднейшего профиля значения относительной ширины по дну определяют по формуле
(2.28)
Гидравлически наивыгоднейшие профили относительно узкие и глубокие, поэтому не всегда оказывается экономически наивыгоднейшими. Действительно, экономически наивыгоднейший профиль канала должен характеризоваться минимумом объема земляных работ; для канала, выполняемого в выемке, – минимальным значением площади выемки 
,а не площади живого сечения. Крупные каналы не проектируют с гидравлически наивыгоднейшим профилем.
При проектировании больших каналов вводят понятие "практически наивыгоднейший профиль" 
, для которого величина ω будет отличаться от ωmin менее чем на 3 – 4%, причем каналы будут получаться сравнительно малой глубины. Величина может иметь любое значение, лежащее в пределах [5]
где 
Рисунок 2.5 Поперечный профиль земляной выемки
Коэффициент заложения откоса m в формуле (2.33) зависит от рода грунта или облицовки канала; ниже приведены его приближенные значения для разных грунтов [10].
Песок:
мелкий глинистый....................................... 3–4
мелкий......................................................... 2,3–3,0
средний........................................................ 2,0–2,5
крупный...................................................... 1,5–2,0
Гравий, галька................................................ 1,0–1,5
Суглинок......................................................... 1,5
Скала............................................................... 0–0,2
Булыжная мостовая........................................ 1,0
Бетонное покрытие......................................... 1,0
Деревянные лотки........................................... 1.0