渠道纵横断面设计+精品PPT
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– 最佳断面
• 满足A、B条件的横断面
• 渠道的纵横断面设计不是相互独立的，而是互相 联系的。
（一）梯形渠道设计参数确定
• 1、渠道比降i
–尽量使i与地面坡度一致 –满足渠床稳定要求
• 小于不冲流速 • 大于不淤流速：多泥沙河流不许考虑。
–随着渠道设计流量的减少，底坡逐渐增加
• 干渠、支渠较缓，斗渠、农渠陡
–
R=A0/X
–
Q0=A0*R**(2/3.0)*SQRT(I)/N
–
E＝ABS(Q0-Q)/Q0
–
IF(E.LE.0.001) GOTO 200
– 100 CONTINUE
–
WRITE(*,*) ‘H=’,H
– END
2、迭代公式（梯形渠道）
h2
(nQ)3 / 5 i 3 / 10
(b
2h1 1 m2 b mh1
– 1、地面高程线 – 2、建筑物位置和符号 – 3、设计水位线 – 4、渠底线（平行设计水位线减去设计水深） – 5、最小水位线（渠底＋最小水深） – 6、堤顶线（渠底线＋加大水深＋超高） – 7、桩号和高程
3、水位衔接
• （1）同级渠道不同渠段水位衔接
– A 上下段渠道流量差别不大时，调整渠道宽深比，使其 水深一致。
• B 以下级渠道最小水位为准，抬高上级渠道 最小水位；多余水头采用进水闸消除。
• 抬高渠首水位 • 减小渠道底坡
谢谢大家！
– B 建筑物较长（图中标注长度），在其进出口 和长度方向上扣除局部和沿程损失（图）
– C跌水可用垂线连接
（3）上下级渠道水位衔接
• A、以设计水位为准，上级渠道水位高于下 级渠道；
– 上级渠道设计水深高于下级渠道设计水深，满足支流 要求；
– 若发生最小流量，相应水位可能无法满足支流引水要 求，需要节制闸
（三）渠道过水断面以上部分设计
• 1、渠道加大水深
– 通过加大流量时的水深 – 渠道底宽已经确定。
• 2、安全超高
– 防止风浪引起的漫溢而在加大水位以上的超高
–△H＝0.25hj+0.2
• 3、渠道堤顶宽度
–方便管理 –满足交通要求，按照道路设计 –生产道、田间道、支道
三、渠道横断面结构
• 1、挖方渠道
– V＝KQ0.1
• 2)不淤流速
• 渠道挟沙能力随流速减小而降低，当流速达到一 定程度时，泥沙开始沉积。泥沙将沉而未沉时的 流速为临界不淤流速。
（二）渠道水力计算
• 1、确定渠道设计参数
– 设计流量Q、底坡i、边坡m、糙率n – 不冲、不淤流速Vcs、Vcd
• 2、选择底宽b,确定水深h
• 3、进行流速校核
• 可以同时调整，或调整下级渠道； • 减小底宽、底坡均可增加下游水深。
– B 上段渠道水位足够时，以下游渠段确定上级渠道渠底。
• 确定下段渠道渠底和水深，下段渠道与上段渠底平齐（较少）
– C上游渠道水位较低无法抬高时，需要抬高下游渠底 （不超过15-20cm)
（2）建筑物前后水位衔接
– A较短的建筑物（图中是点）可将局部水头和 沿程水头损失一并考虑，在建筑物中心位置集 中扣除
– 滑坡 – 渗透压力破坏
4、宽深比α
• 渠道底宽与设计水深之比 • 选择时考虑因素
A工程量小
• 大型渠道一般不用最优断面
B 断面稳定
满足不冲、不淤要求
C 通航、养殖等其他要求。
5、不冲和不淤流速
• 1）不冲流速
– 稳定渠道允许的最大平均流速，称为不冲流速 – 与渠床土壤质地、水流含沙量等有关 – 由试验确定或经验公式估算
)2/5
迭代法程序
• REAL M, N, I,B, A, X,R,C,h • WRITE(*,*)’INPU M,N,I,B,Q IN ORDER’ • READ(*,*) M,N,I,B,Q • E=0.1 • H1=0.5 • K=0 • A=(Q*N)**0.6/I**0.3 • C=2*SQRT(1+M*M) • 100 IF(E.GT.0.01) THEN • H2=A*(B+C*H1)**0.4/(B+M*H1) • E=ABS(H2-H1)/H1 • H1=H2 • K=K+1 • GOTO 100 • ENDIF • WRITE(*,*) ‘H=’,H2 • WRITE(*,*) ‘K=’,K • END
– 满足流量要求（和横断面设计结合，i选择） – 满足水位控制要求
• 根据灌溉要求确定渠道空间位置
• （二）设计任务
– 确定不同桩号的设计水位、最小水位和渠顶、渠底线、 地面线；
– 根据堤顶和地面线位置确定渠道位置选择是否合适
若渠道多为填方或填方过高，则可能是渠道位置选择过低，或者 渠道底坡过大；
– 坡面防护（水土保持） – 深挖渠道采用复式断面
• 便于施工、汇流
2、填方渠道
– 填方渠道稳定性差 – 预留沉降量 – 排水降低浸润线
3、半填、半挖渠道
– 可以充分利用弃土，减少运输和水土流失，是最佳形 式；
– 挖方量要考虑一定的沉降预留量（10～30％）
四、渠道纵断面设计
• (一）设计目的
渠道纵横断面设计
• 渠道纵横断面设计，除满足输水、配水要 求外，还应满足渠床稳定要求。
– 纵向稳定：通过控制渠道底坡实现 – 平面稳定：控制宽深比
一、设计原理
• 采用明渠均匀流公式
二、梯形渠道设计方法
• 设计要求：工程量小
– A：流量一定时，过水断面最小（挖方量小） – B：过水断面一定时，通过流量最大。 – 若考虑衬砌费用，应为湿周最小。 – 思考：填方渠道时，最优断面是否工程量最小？
–抽水灌区和平原灌区，渠道底坡宜缓
• 扩大灌溉面积 • 减少提水成本 • 南水北调平坡渠道、河套灌区
2、渠床的糙率系数n
• 1）影响因素
– 衬砌材料 – 施工质量 – 是否有杂草等
• 2）选择不当可能产生的后果
– A ：n偏大 – B： n偏小
3、渠道边坡系数m
• 边坡水平投影/垂直投影 • 与渠道土质、深度有关 • 大型渠道需要进行边坡稳定性分析后确定
– 确定渠道建筑物的位置
根据上下游水位确定是否需要建筑物；如水闸、迭水、渡槽等等
（三）设计步骤
• 1、渠道水位推算
– 水位要求：满足支流灌溉 – 控制点A0确定的原则：
• 渠道缓于地面，渠道进水口最难灌，取渠首处高程 • 渠道陡于地面，渠道末端最难灌溉，取渠尾部高程
2、纵断面图绘制（简）
• 内容：五条线、建筑物、水头损失。 • 步骤：
• 4、如果流速不满足稳定要求，重复2步骤
渠道设计方法的改进
• 1、试算法
– 从小到大试算水深，直至水深所对应的流量等于设计流量
–
REAL M, N, I,B, X,R,h
–
Байду номын сангаас
READ(*,*) M,N,I,B,Q
–
DO 100 H=0.05,10,0.01
–
A0=(B+M*H)*H
–
X=B+2*SQRT(1+M*M)*H
• 满足A、B条件的横断面
• 渠道的纵横断面设计不是相互独立的，而是互相 联系的。
（一）梯形渠道设计参数确定
• 1、渠道比降i
–尽量使i与地面坡度一致 –满足渠床稳定要求
• 小于不冲流速 • 大于不淤流速：多泥沙河流不许考虑。
–随着渠道设计流量的减少，底坡逐渐增加
• 干渠、支渠较缓，斗渠、农渠陡
–
R=A0/X
–
Q0=A0*R**(2/3.0)*SQRT(I)/N
–
E＝ABS(Q0-Q)/Q0
–
IF(E.LE.0.001) GOTO 200
– 100 CONTINUE
–
WRITE(*,*) ‘H=’,H
– END
2、迭代公式（梯形渠道）
h2
(nQ)3 / 5 i 3 / 10
(b
2h1 1 m2 b mh1
– 1、地面高程线 – 2、建筑物位置和符号 – 3、设计水位线 – 4、渠底线（平行设计水位线减去设计水深） – 5、最小水位线（渠底＋最小水深） – 6、堤顶线（渠底线＋加大水深＋超高） – 7、桩号和高程
3、水位衔接
• （1）同级渠道不同渠段水位衔接
– A 上下段渠道流量差别不大时，调整渠道宽深比，使其 水深一致。
• B 以下级渠道最小水位为准，抬高上级渠道 最小水位；多余水头采用进水闸消除。
• 抬高渠首水位 • 减小渠道底坡
谢谢大家！
– B 建筑物较长（图中标注长度），在其进出口 和长度方向上扣除局部和沿程损失（图）
– C跌水可用垂线连接
（3）上下级渠道水位衔接
• A、以设计水位为准，上级渠道水位高于下 级渠道；
– 上级渠道设计水深高于下级渠道设计水深，满足支流 要求；
– 若发生最小流量，相应水位可能无法满足支流引水要 求，需要节制闸
（三）渠道过水断面以上部分设计
• 1、渠道加大水深
– 通过加大流量时的水深 – 渠道底宽已经确定。
• 2、安全超高
– 防止风浪引起的漫溢而在加大水位以上的超高
–△H＝0.25hj+0.2
• 3、渠道堤顶宽度
–方便管理 –满足交通要求，按照道路设计 –生产道、田间道、支道
三、渠道横断面结构
• 1、挖方渠道
– V＝KQ0.1
• 2)不淤流速
• 渠道挟沙能力随流速减小而降低，当流速达到一 定程度时，泥沙开始沉积。泥沙将沉而未沉时的 流速为临界不淤流速。
（二）渠道水力计算
• 1、确定渠道设计参数
– 设计流量Q、底坡i、边坡m、糙率n – 不冲、不淤流速Vcs、Vcd
• 2、选择底宽b,确定水深h
• 3、进行流速校核
• 可以同时调整，或调整下级渠道； • 减小底宽、底坡均可增加下游水深。
– B 上段渠道水位足够时，以下游渠段确定上级渠道渠底。
• 确定下段渠道渠底和水深，下段渠道与上段渠底平齐（较少）
– C上游渠道水位较低无法抬高时，需要抬高下游渠底 （不超过15-20cm)
（2）建筑物前后水位衔接
– A较短的建筑物（图中是点）可将局部水头和 沿程水头损失一并考虑，在建筑物中心位置集 中扣除
– 滑坡 – 渗透压力破坏
4、宽深比α
• 渠道底宽与设计水深之比 • 选择时考虑因素
A工程量小
• 大型渠道一般不用最优断面
B 断面稳定
满足不冲、不淤要求
C 通航、养殖等其他要求。
5、不冲和不淤流速
• 1）不冲流速
– 稳定渠道允许的最大平均流速，称为不冲流速 – 与渠床土壤质地、水流含沙量等有关 – 由试验确定或经验公式估算
)2/5
迭代法程序
• REAL M, N, I,B, A, X,R,C,h • WRITE(*,*)’INPU M,N,I,B,Q IN ORDER’ • READ(*,*) M,N,I,B,Q • E=0.1 • H1=0.5 • K=0 • A=(Q*N)**0.6/I**0.3 • C=2*SQRT(1+M*M) • 100 IF(E.GT.0.01) THEN • H2=A*(B+C*H1)**0.4/(B+M*H1) • E=ABS(H2-H1)/H1 • H1=H2 • K=K+1 • GOTO 100 • ENDIF • WRITE(*,*) ‘H=’,H2 • WRITE(*,*) ‘K=’,K • END
– 满足流量要求（和横断面设计结合，i选择） – 满足水位控制要求
• 根据灌溉要求确定渠道空间位置
• （二）设计任务
– 确定不同桩号的设计水位、最小水位和渠顶、渠底线、 地面线；
– 根据堤顶和地面线位置确定渠道位置选择是否合适
若渠道多为填方或填方过高，则可能是渠道位置选择过低，或者 渠道底坡过大；
– 坡面防护（水土保持） – 深挖渠道采用复式断面
• 便于施工、汇流
2、填方渠道
– 填方渠道稳定性差 – 预留沉降量 – 排水降低浸润线
3、半填、半挖渠道
– 可以充分利用弃土，减少运输和水土流失，是最佳形 式；
– 挖方量要考虑一定的沉降预留量（10～30％）
四、渠道纵断面设计
• (一）设计目的
渠道纵横断面设计
• 渠道纵横断面设计，除满足输水、配水要 求外，还应满足渠床稳定要求。
– 纵向稳定：通过控制渠道底坡实现 – 平面稳定：控制宽深比
一、设计原理
• 采用明渠均匀流公式
二、梯形渠道设计方法
• 设计要求：工程量小
– A：流量一定时，过水断面最小（挖方量小） – B：过水断面一定时，通过流量最大。 – 若考虑衬砌费用，应为湿周最小。 – 思考：填方渠道时，最优断面是否工程量最小？
–抽水灌区和平原灌区，渠道底坡宜缓
• 扩大灌溉面积 • 减少提水成本 • 南水北调平坡渠道、河套灌区
2、渠床的糙率系数n
• 1）影响因素
– 衬砌材料 – 施工质量 – 是否有杂草等
• 2）选择不当可能产生的后果
– A ：n偏大 – B： n偏小
3、渠道边坡系数m
• 边坡水平投影/垂直投影 • 与渠道土质、深度有关 • 大型渠道需要进行边坡稳定性分析后确定
– 确定渠道建筑物的位置
根据上下游水位确定是否需要建筑物；如水闸、迭水、渡槽等等
（三）设计步骤
• 1、渠道水位推算
– 水位要求：满足支流灌溉 – 控制点A0确定的原则：
• 渠道缓于地面，渠道进水口最难灌，取渠首处高程 • 渠道陡于地面，渠道末端最难灌溉，取渠尾部高程
2、纵断面图绘制（简）
• 内容：五条线、建筑物、水头损失。 • 步骤：
• 4、如果流速不满足稳定要求，重复2步骤
渠道设计方法的改进
• 1、试算法
– 从小到大试算水深，直至水深所对应的流量等于设计流量
–
REAL M, N, I,B, X,R,h
–
Байду номын сангаас
READ(*,*) M,N,I,B,Q
–
DO 100 H=0.05,10,0.01
–
A0=(B+M*H)*H
–
X=B+2*SQRT(1+M*M)*H