¶ 公路排水設計規範－第四章 渠道設計 4.1 應用範圍（1／2）
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
- 14 -第四章 渠道設計
4.1 應用範圍凡具有自由水面之天然或人工水路，如天然河道、明溝、座槽、渡槽、跌水工、
陡槽溝、非滿流狀態下之暗渠及涵洞等，均以渠流水理設計。
¶ 4.2 渠流水理公式
一般渠道之水理設計可視實際情況假設為一維性的均勻流或非均勻流。其水理分析可用能量方程式或曼寧公式等。(曼寧n 值參見附錄J)。
¶ 4.2.1 連續方程式
式中 Q ：流量(m3/s)
A ：分別為上、下游斷面之通水面積(m2)
V ：分別為上、下游斷面之平均流速(m/s)
¶ 4.2.2 曼寧公式
213/21fSRnV =(4-2)
式中 V ：通水斷面平均流速(m/s)
n ：曼寧n 值，參見附錄JR ：水力半徑(PA=)(m)
A：通水斷面積(m2)
P ：濕周(m)
fS ：能量坡降(均勻流時，等於渠底坡降，0S )
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
- 15 -
4.2.3 能量方程式
d ：分別為上、下游斷面之水深(m)
z ：分別為上、下游斷面之底床高程(m)
V ：分別為上、下游斷面之平均流速(m/s)
1α、
2α：分別為上、下游斷面之能量修正係數(一般可假設均為1)
Lh ：上、下游斷面間之能量損失水頭(m)
θ：渠底坡度
4.3 防沖淤考慮
4.3.1 容許流速渠道設計流速應維持設計流量情況下底床不沖不淤；流速不宜高於表4-1 所列之最大容許流速。
傾斜式跌水工、陡槽工之容許設計流速不受此限。
渠道縱坡受地形限制，流速超過最大容許流速時，為防止沖刷及泥砂危害下游，渠道應加設襯砌、消能或其他防沖蝕措施。
¶ 4.3.2 臨界拖曳力
非黏性土壤之渠道於設計流量情況下，渠底及側坡水流拖曳力不應大於土壤之臨界拖曳力(參見附錄K)。
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
- 16 -表4-1 渠道最大容許流速註：參考水利署，區域排水規劃，民87 年。
¶ 4.4 設計斷面
¶ 4.4.1 斷面形狀
渠道斷面形狀之決定，應考慮行車安全、上下游原有水路斷面、路權範圍、設計流量、水力效率、沖淤穩定性、施工與維護難易以及美觀等因素。
¶ 4.4.2 設計水位或水深
1. 均勻流況無迴水影響之均勻斷面渠流，可假設為均勻流，應用曼寧公式及連續方程式計算平均流速及水深。
2. 非均勻流況渠道各斷面之形狀、糙度或坡度有緩和變異，可依漸變流能量方程式及連續方程式計算各斷面之水位及流速。
漸變流水面剖線計算可用標準步推法或直接步推法。流況為亞臨界流時，自下
| 排水路材質 | 最大容許平均流速(m/s) | 曼寧公式 採用n 值 | 備註 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 渠底 | 側坡 | V (常流量) 1 | V (計畫流量) 2 | ||||
| 土 質 | 砂土 | 土 質 | 砂土 | 0.5 | 1.0 | 0.030～ 0.026 | 渠底側坡土 質 |
| 壤土 | 壤土 | 0.8 | 1.5 | ||||
| 粘土 | 粘土 | 1.2 | 2.0 | ||||
| 土質 (含砂礫土) | 混凝土 砌塊石 | 2.0 | 3.0 | 0.021～ 0.029 | 渠底土質、 側坡混砌石 | ||
| 混凝土 塊砌石 | 2.5 | 4.0 | 0.015～ 0.029 | 渠底土質、 側坡混凝土 坡面工 | |||
| 混凝土 | 混凝土 坡面工 | 4.0 | 6.0 | 0.014 | 渠底、側坡 均混凝土工 | ||
| 混凝土 | 混凝土 | 4.0 | 6.0 | 0.014 | 渠底、側坡 均混凝土工 | ||
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
- 17 -游控制斷面向上游推算；超臨界流時，自上游控制斷面向下游推算，且該水路應避免急劇斷面變化或轉彎(參閱本規範4.5 節及4.6 節)。
渠道匯流時，應用連續方程式及能量方程式，或連續方程式及動量方程式求得匯流點水位後，再分別推算各支流之水面剖線。
¶ 4.4.3 出水高度
設計水位至渠岸頂須有足夠之出水高度，其值依據水利主管機關或目的事業機關(構)規定。
無規定者，出水高度視渠道大小、設計流量、風浪高度及渠道位置等因素先選定一高度，再以能通過較設計重現期距高一階重現期距(參見表4-2)流量下不溢頂之條件校核；其最小出水高度依設計水深25%計算之，最小值為20cm。惟 L型、拋物線型排水溝出水高不受最小值20cm 之限制。
如為陡槽溝或在彎道處，另酌加出水高度。
表4-2 各階數之設計重現期距
4.5 彎道渠道線型之轉折應以平滑曲線銜接之，其曲率半徑視渠道大小、設計流量、襯砌材枓種類、斷面形狀等因素決定，但不宜小於水面寬度之3 倍或水深之10 倍。
| 階數 | 重現期距(年) |
|---|---|
| 第一階 | 2 或3 |
| 第二階 | 5 |
| 第三階 | 10 |
| 第四階 | 20 或25 |
| 第五階 | 50 |
| 第六階 | 100 |
| 第七階 | 200 |
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
- 18 -渠流為超臨界流或轉折處無法以適當半徑曲線平滑銜接時，其水理設計應考慮能量損失、產生交錯波及壅水等問題。
¶ 4.6 漸變段
渠道上下游斷面之形狀、尺寸不同或渠道與其他設施銜接時，為避免上游水位壅高、防止出口沖淤或減少能量損失，應設漸變段使水流順暢(參見圖4-1)。
1. 渠道漸變段除該設施之目的事業機關(構)另有規定者外，其長度不應小於
1.5m 或上下游水面寬度差之2 倍。
2. 流量大於3.0m3/s 或進口流速大於2.5m/s，且水頭損失對渠道輸水容量影響大時，宜以能量方程式另行分析設計漸變段，且須注意其容許流速及防止渠道遭受不利沖淤。
圖4-1 漸變段示意
4.7 陡槽溝渠道縱坡過陡，連續跌水構造之間距過短，無法達到消能效果或考慮工程經濟性時，以陡槽溝處理。
1. 陡槽溝斷面設計應考慮空氣捲入之影響，以曼寧公式計算水深決定側牆高度時，應以捲氣量推算捲氣後之水深，或可採糙度較常態值至少增加25%。
2. 陡槽溝必須襯砌，襯砌應考慮能耐磨損問題，前後端設截水牆，中段每隔適
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
- 19 -當間距設錨碇。
3. 陡槽溝出口端設消能設施，其設計為考慮流速與能量估算誤差，計算陡槽溝出口流速及能量時，糙度可較常態值減少25%。
4. 斷面設計宜採保守原則，其出水高度應酌予增加。
¶ 4.8 坡度調整及消能設施
渠道縱坡過陡，流速過高而有沖刷之虞時，應作坡度調整或設置消能設施。
坡度調整及消能設施之型式依上下游流況、單位寬度流量、水頭落差、地形及消能設施特性等因素選用之。
¶ 4.8.1 低堰
渠底未襯砌時，可設連續低堰穩定底床。堰之間距視縱坡及堰高而定；堰高宜小於1.0m，以能控制上游水流流速小於臨界流速為原則。
¶ 4.8.2 垂直式跌水
渠道局部落差在3m 以下時，設垂直式跌水構造消能(參見圖4-2 及附錄L)。跌水構造應有足夠長度及適當水褥，使跌落之水舌及產生之水躍或波浪，不致沖刷下游渠道。
靜水池圖4-2 垂直式跌水示意
4.8.3 斜面式跌水渠道局部落差在3m 以上5m 以下時，設斜面式跌水構造消能(參見圖4-3)。斜面式跌水構造出入口應設漸變段，控制水流穩定；斜面式跌水構造型式，視池前水流福祿數及尾水情況選用。
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
- 20 -截水牆靜水池12H43圖4-3 斜面式跌水示意
4.8.4 齒坡式跌水渠道局部落差大且下游水位不穩定之情況，設齒坡式跌水構造消能(參見圖4-4)。齒坡式跌水縱向坡度不應大於1.0:2.0(垂直:水平)，每公尺寬度容許流量1.0～2.0m3/s。齒墩應適當布設，為防止淘刷，至少應有一列齒墩深入下游渠底以下。
門檻砥柱截水牆12圖4-4 齒坡式跌水示意
4.8.5 衝擊式跌水明溝或管涵之出口流速小於10m/s，且下游水位不穩定時，可設衝擊式跌水構造消能（參見圖4-5）。每道衝擊跌水流量應不大於10m3/s。
垂直:
水平:
垂直:
水平:
渠道牆高
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
- 21 -錨定塊消能箱緩衝板管涵圖4-5 衝擊式跌水示意
4.8.6 靜水池為減低流速、防止底床沖刷，在渠道跌水下游段，得視池前水流福祿數及尾水情況，配合跌水工型式在下端布設適宜之靜水池消能。
¶ 4.9 座槽
明溝沿陡峻山坡通過時，得設置座槽(參見圖4-6)。
1. 除特殊情況外，座槽採用矩形斷面之鋼筋混凝土構造。
2. 座槽內流速應維持在臨界流速以下。進出口設漸變段。進口處須設溢流設施，並接排水路。
3. 沿山坡開挖之平臺寬度除供座槽本身穩定安置外，尚應有維修之通道空間。
局部落石嚴重區段可採用明溝加蓋或暗溝。
回填土原地面線圖4-6 座槽示意
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
- 22 -
4.10 渡槽渠道通過公路、窪地、其他水路，或為維持公路開挖段兩側原有灌排水路之暢通，宜設高架渡槽(參見圖4-7)。
1. 渡槽跨越公路時，可兼作車輛或行人通道，其墩柱間距及梁底淨空應符合該公路行車需求。兼作車輛或行人通道時，應設護欄。
2. 渡槽材質應選用耐久而不易滲漏者，進出口設漸變段；必要時進口處設溢流設施及攔污柵，並接排水路。
渡槽支撐台縱斷面橫斷面圖4-7 渡槽示意
4.11 水路改道原有排水路及灌溉水路之廢棄或改道，需檢討其上下游水權、水理特性、可能沖淤變化及環境影響等因素，並洽商有關主管機關(構)或其利害關係人同意。
¶ 4.12 護岸
路堤或渠岸可能遭受水流沖擊破壞之處，應設置護岸(參見圖4-8)，必要時再配合興建丁壩、順壩等設施。
路肩之頂高為設計洪水位加出水高度，最小出水高度以至少25%設計水深估計。