衬砌渠道有各种各样的断面形式,为了适应不同断面形式的装配式衬砌渠道的发展和应用,本文采用拉格朗日乘子法建立水力最优断面的数学模型,利用渠道均匀流的曼宁方程式,对U型渠道的四种断面形式(弧斜边形、椭圆直线形、抛物线形、悬链线形)水力最优断面进行了推导,得到当四种断面形式取得水力最优断面时,断面参数之间的关系。然后对四种断面形式的水力最优断面进行典型设计,使用对比优选的方法,得到设计时的最优排序,经对比可知：在设计时若以水力最优断面为基础,对四种U型渠道进行设计,在同一水流条件下(即过水流量,渠道纵向坡度,渠道糙率相等),圆弧斜边形渠道的过水断面面积最小,悬链线渠道的过水断面面积最大；悬链线渠道的过水断面水深最大,椭圆直线形渠道断面开挖深度最小；悬链线形渠道的断面水面宽度最大,圆弧斜边形渠道的断面水面宽度最小。同时也可以得到如下结论：悬链线形渠道断面过水断面面积、水深、水面宽度均为最大,在实际应用中不推荐使用(特殊情况除外)；圆弧斜边形、椭圆直线形渠道各有各的优势,若工程项目要求节约土地、减少土方开挖,优先推荐使用圆弧斜边形渠道,若工程项目开挖深度上有限制,优先推荐使用椭圆直线形渠道。各种断面的U型装配式渠道在应用时也同时需要在渠道纵向上进行设计,要求渠道在设计条件下工作时,渠道不发生冲淤或冲淤平衡且流态稳定。但是在应用中U型装配式渠道常因各种原因产生槽片间错动,造成渠道流态不稳发生冲淤,因此防止槽片错动也是也成为本文研究应用的重点。为减少槽片间错动,增强装配式渠道的整体性,本文参考市政工程中的混凝土排水管道连接构造原理,优化设计出承插式带肋U形混凝土渠道的连接构造,使其具有抗渗漏、防止了槽间错动、提高U形槽的抗弯承载力、增强渠道的纵向抗滑能力、经济适用等优点。