渠灌工程设计
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0.85
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0.0170
0.0402
0.4017
900
0.0054
0.4018
0.8036
3510
0.0038
0.8047
0.85
4）渠道横断面设计
Ｕ型断面接近水利最优断面，具有较大的输水输沙能力，占地较少，省工省料，而且由于整体性好，抵抗基土冻胀的能力较强，因此，根据当地实际和专家意见，支、斗、农渠全部设计为Ｕ型结构，见右图：
支渠3
0.4889
0.6356
1/7000
1.40
0.60
1.06
1.10
0.30
斗渠
0.1040
1/4000
0.80
0.30
0.60
0.20
农渠
0.0206
1/1000
0.60
0.20
0.50
0.10
渠道采用C20砼结构，设计壁厚支渠1为12cm，支渠2、3为10cm，斗渠为8cm，农渠为6cm。
各类渠道典型纵断面具体详见单体工程设计图。
6）渠系建筑物工程设计
渠系建筑物包括支斗渠联合闸、斗渠引水闸、农门、毛门、渠道过路涵、渡槽。
（1）支斗渠联合闸：在支渠1上建支斗渠联合闸，包括斗渠引水闸和支渠节制闸，两类闸结合建造，形成联合闸，从而方便对支渠水的调配。详见渠系建筑物单体工程设计图。
（2）斗渠引水闸：支渠2、3较短，只在斗渠分水口处设斗渠引水闸，不设支渠节制闸。斗渠引水闸详见单体工程设计图。
m—灌区土壤透水参数，取0.5；
β—渗水量折减系数，斗渠采用砼衬砌取0.1。
计算得：
σ斗＝0.0106m3／s·km
斗渠设计流量
Q斗设＝Q斗净（1＋σ斗L斗）
＝0.1150×（1＋0.0106×0.72）
＝0.116m3/s
斗渠灌溉水利用系数
η斗＝Q斗净／Q斗设＝0.1032／0.1040＝0.9923
经计算：q＝（1×45）÷（0.36×11×16）＝0.710［m3/（秒·万亩）］
2）渠道工作制度确定
本次设计涉及支、斗、农三级渠道，设计支渠采用续灌方式，斗、农渠采用轮灌方式。
3）渠道流量计算
以提灌站1为例说明计算过程。
提灌站1控制支渠一条，控制灌溉面积640.82公顷（9612.30亩），沿支渠两侧布设18条斗渠。设计支渠续灌，斗渠、农渠轮灌。轮灌分组方案详见表5.2.1-4。
设计流量（m3／s）
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0.0402
0.4017
900
0.0054
0.4018
0.8036
3510
0.0038
0.8047
0.85
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0.0402
0.4017
900
0.0054
0.4018
0.8036
3510
0.0038
0.8047
a）提灌站布置
提灌站由泵房、配电室、管理房、进水池、出水池等组成。根据项目区水源情况，设计分别在东分干渠和中支沟上各新建一座提灌站，提灌站1控制支渠1，提灌站2控制支渠2、3。提灌站中各建筑物具体布置情况见单体工程设计图。
b）提灌站流量
根据渠道流量设计计算，支渠1和支渠2、3的设计流量分别为0.9597m3/s和0.6356m3/s，故提灌站1和提灌站2、3的设计流量也分别采用0.9597m3/s和0.6356m3/s。
380
0.0170
0.0402
0.4017
900
0.0054
0.4018
0.8036
3510
0.0038
0.8047
0.85
混凝土Ｕ型渠糙率n取0.015，根据项目区自然坡降，比降 支渠取１/7000，斗渠取1/4000，农渠取1/1000。根据经验，确定支渠安全超高为0.30m，斗渠安全超高为0.20m，农渠安全超高为0.10m。
用《明渠均匀流流量及水深计算》（甘肃省水利水电勘测设计院，2006）软件反复试算并结合实际，确定Ｕ型支、斗、农渠农设计参数详见表16：
⑦支渠设计流量
支渠1同时工作的斗渠k＝7条，则：
Q支净＝Q斗设×7＝0.1163×7＝0.8141m3/s
支渠设计流量Q支设：
由Q支净、A、m，根据σ支=A／（100Q支净m）×β计算，σ支＝0.0040，支渠实际长度3.51km，则：
Q支设＝Q支净（1＋σ支L支）
＝0.8141×（1＋0.0040×3.51）＝0.7382m3/s
=0.0224m3／s·km
④农渠设计流量Q农设
农渠计算取典型长度380m，工作长度按农渠的一半计算，农渠设计流量为：
Q农设＝Q农净（1＋σ农L农）
＝0.0229×（1＋0.0224×0.380/2）＝0.0230m3/s
农渠灌溉水利用系数
η农＝Q农净／Q农设＝0.0239÷0.0240＝0.9941
渠道设计流量计算
田间水利用系数
毛渠水力计算
斗渠水力计算
支渠水力计算
灌溉水利用系数
净流量（m3／s）
长度
每公里输水损失系数（m3／s•km）
设计流量（m3／s）
净流量（m3／s）
长度
每公里输水损失系数（m3／s•km）
设计流量（m3／s）
净流量（m3／s）
长度
每公里输水损失系数（m3／s•km）
设计流量（m3／s）
e）渠道工程设计
1）设计灌水率
根据拟定的作物生育期的灌水定额、每次灌水的延续时间（按16h考虑）及作物种植面积，按如下公式计算灌水率：
q设＝
式中：
q设—净灌水率［m3/（秒·万亩）］；
α—作物种植比例，α＝1；
m—净灌水定额，取45m3/亩；
T—灌水延续时间（d），取11天；
t—每天开机时间，按16小时计算。
表5.2.1-4项目区渠道分组轮灌制度设计表
提灌站名称
斗渠轮灌组
斗渠名称
各斗渠控制农渠条数
轮灌组农渠
条数
提灌站1
1
斗渠1
4
32
斗渠2
5
斗渠3
4
斗渠4
5
斗渠5
4
斗渠7
4
斗渠13
6
2
斗渠6
5
32
斗渠8
4
斗渠9
4
斗渠10
4
斗渠11
4
斗渠4
5
斗渠17
6
3
斗渠12
4
32
斗渠13
5
斗渠14
4
斗渠16
4
斗渠15
6
表16渠道设计要素表
渠类
设计要素
设计流量
（m3/s）
加大流量
（m3/s）
比降
口宽
（m）
底弧半径（m）
正常水深（m）
加大水深（m）
安全超高（m）
支渠1
0.7382
0.9597
1/7000
1.80
0.70
1.32
1.40
0.30
支渠2
0.4889
0.6356
1/7000
1.40
0.60
1.06
源自文库1.10
0.30
式中：
—渠道进水口处设计水位，m；
—渠道灌溉范围内控制点地面高程，m；
—控制点地面与附近末级固定渠道设计水位的高差，取0.1m；
—渠道长度，m；
—渠道比降；
—渠道局部水头损失之和，m。
具体水位推算详见表17、表18、表19和表20。
②绘制渠道纵断面图
根据表17～20推算出的数据绘制渠道纵断面图，纵断面图包括沿渠地面高程线、渠道设计水位线、渠底高程线、堤顶高程线、分水口位置、渠系建筑物位置等。
⑤斗渠净流量Q斗净
Q斗净＝Q农设× ＝Q农设×5＝0.0230×5＝0.1150m3/s
⑥斗渠设计流量Q斗设
斗渠取典型计算长度900m，工作长度L斗按斗渠长度的80％计算，即0.9×0.8＝0.72km。则斗渠的设计流量Q斗设为：
Q斗设＝Q斗净（1＋σ斗L斗）
式中：σ斗=A／（100Q斗净m）×β
A—灌区土壤透水参数，取3.4；
斗渠17
5
斗渠18
4
提灌站2
1
斗渠19
5
18
斗渠20
4
斗渠21
4
斗渠22
5
2
斗渠19
5
18
斗渠21
4
斗渠22
4
斗渠24
5
3
斗渠19
5
17
斗渠21
4
斗渠23
4
斗渠24
4
合计
149
149
①田间净流量Q田净
Q田净＝A支×q设＝0.9612×0.71＝0.683m3/s
式中：
Q田净—支渠田间净流量，m3/s；
各渠道横断面设计详见单体工程设计图。
5）渠道纵断面设计
纵断面设计时根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置，先确定不同桩号处的设计水位高程，再根据设计水位确定渠底高程、渠顶高程等。
①渠道水位推算
为满足自流灌溉的要求，各级渠道入口处都应具有足够的水位，此水位是根据灌溉面积控制点的高程加上各种水头损失，自下而上逐级推算出来的，推算公式如下：
5.2.1-4渠道设计流量计算
田间水利用系数
毛渠水力计算
斗渠水力计算
支渠水力计算
灌溉水利用系数
净流量（m3／s）
长度
每公里输水损失系数（m3／s•km）
设计流量（m3／s）
净流量（m3／s）
长度
每公里输水损失系数（m3／s•km）
设计流量（m3／s）
净流量（m3／s）
长度
每公里输水损失系数（m3／s•km）
支渠灌溉水利用系数
η支＝Q支净／Q支设＝0.7280／0.7382＝0.986
⑧渠道加大流量
支渠为续灌渠道，应计算加大流量（加大系数 取1.30），作为渠顶高程设计的依据，则支渠设计采用流量为：
0.7382×1.30＝0.9597（m3/s）
按照以上计算过程，计算支渠2、3设计采用流量均为0.6356m3/s。
①设计原理
Ｕ型渠断面尺寸按照明渠均匀流计算，其公式如下：
h2＝Nαr
Nα＝No＋sinα
h＝h1＋h2
式中：
A—过水断面面积，m2；
Nα—直线段外倾角为α时的系数；
θ—圆弧的圆心角；
Q—渠道的设计流量，m3/s；
r—圆弧半径，m；
α—直线段的倾斜角。
②设计规格
根据当地实际并征求有关部门意见，确定支、斗、农三级渠道均采用Ｕ型断面，混凝土结构。
（3）农门：每条农渠渠首建农门。详见单体工程设计图。
（4）毛门：在农渠上每隔30m建一座建一座毛门。详见单体工程设计图。
（5）过渠涵：道路通过渠道建过渠涵，包括过支渠渠涵和过斗渠渠涵，详见单体工程设计图。
（6）渡槽：渠道过排水沟建渡槽，分支渠过斗沟、斗渠过支沟、斗渠过斗沟三种，详见单体工程设计图。
f）提灌站工程设计
Q农净＝Q农田净/η田＝0.0195/0.85＝0.0229m3/s
项目区为偏沙性土壤，土壤相应的透水性参数A＝3.4，m＝0.5，由于渠道为砼衬砌渠道，渠道水损失需要进行折减，查表可知相应的渗水量折减系数β取0.1，由此可计算农渠每公里输水损失系数：
σ农=A／（100Q农净m）×β
=3.4／（100×0.02290.5）×0.1
0.85
0.0402
380
0.0170
0.0402
0.4017
900
0.0054
0.4018
0.8036
3510
0.0038
0.8047
0.85
0.85
0.0402
380
0.0170
0.0402
0.4017
900
0.0054
0.4018
0.8036
3510
0.0038
0.8047
0.85
0.85
0.0402
A支—支渠控制面积，万亩；
q设—设计灌水率，m3/（s·万亩），取0.71。
②农渠田间净流量Q农田净
根据拟定的渠道工作制度，同时工作的斗渠7条，每条斗渠上同时工作的农渠按5条计，则：
Q农田净＝Q田净／（n×k）
计算得：Q农田净=0.683/（7×5）=0.0195m3/s。
③农渠净流量Q农净
取田间水利用系数η田＝0.85
0.85
0.0402
380
0.0170
0.0402
0.4017
900
0.0054
0.4018
0.8036
3510
0.0038
0.8047
0.85
4）渠道横断面设计
Ｕ型断面接近水利最优断面，具有较大的输水输沙能力，占地较少，省工省料，而且由于整体性好，抵抗基土冻胀的能力较强，因此，根据当地实际和专家意见，支、斗、农渠全部设计为Ｕ型结构，见右图：
支渠3
0.4889
0.6356
1/7000
1.40
0.60
1.06
1.10
0.30
斗渠
0.1040
1/4000
0.80
0.30
0.60
0.20
农渠
0.0206
1/1000
0.60
0.20
0.50
0.10
渠道采用C20砼结构，设计壁厚支渠1为12cm，支渠2、3为10cm，斗渠为8cm，农渠为6cm。
各类渠道典型纵断面具体详见单体工程设计图。
6）渠系建筑物工程设计
渠系建筑物包括支斗渠联合闸、斗渠引水闸、农门、毛门、渠道过路涵、渡槽。
（1）支斗渠联合闸：在支渠1上建支斗渠联合闸，包括斗渠引水闸和支渠节制闸，两类闸结合建造，形成联合闸，从而方便对支渠水的调配。详见渠系建筑物单体工程设计图。
（2）斗渠引水闸：支渠2、3较短，只在斗渠分水口处设斗渠引水闸，不设支渠节制闸。斗渠引水闸详见单体工程设计图。
m—灌区土壤透水参数，取0.5；
β—渗水量折减系数，斗渠采用砼衬砌取0.1。
计算得：
σ斗＝0.0106m3／s·km
斗渠设计流量
Q斗设＝Q斗净（1＋σ斗L斗）
＝0.1150×（1＋0.0106×0.72）
＝0.116m3/s
斗渠灌溉水利用系数
η斗＝Q斗净／Q斗设＝0.1032／0.1040＝0.9923
经计算：q＝（1×45）÷（0.36×11×16）＝0.710［m3/（秒·万亩）］
2）渠道工作制度确定
本次设计涉及支、斗、农三级渠道，设计支渠采用续灌方式，斗、农渠采用轮灌方式。
3）渠道流量计算
以提灌站1为例说明计算过程。
提灌站1控制支渠一条，控制灌溉面积640.82公顷（9612.30亩），沿支渠两侧布设18条斗渠。设计支渠续灌，斗渠、农渠轮灌。轮灌分组方案详见表5.2.1-4。
设计流量（m3／s）
0.85
0.0402
380
0.0170
0.0402
0.4017
900
0.0054
0.4018
0.8036
3510
0.0038
0.8047
0.85
0.85
0.0402
380
0.0170
0.0402
0.4017
900
0.0054
0.4018
0.8036
3510
0.0038
0.8047
a）提灌站布置
提灌站由泵房、配电室、管理房、进水池、出水池等组成。根据项目区水源情况，设计分别在东分干渠和中支沟上各新建一座提灌站，提灌站1控制支渠1，提灌站2控制支渠2、3。提灌站中各建筑物具体布置情况见单体工程设计图。
b）提灌站流量
根据渠道流量设计计算，支渠1和支渠2、3的设计流量分别为0.9597m3/s和0.6356m3/s，故提灌站1和提灌站2、3的设计流量也分别采用0.9597m3/s和0.6356m3/s。
380
0.0170
0.0402
0.4017
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0.8036
3510
0.0038
0.8047
0.85
混凝土Ｕ型渠糙率n取0.015，根据项目区自然坡降，比降 支渠取１/7000，斗渠取1/4000，农渠取1/1000。根据经验，确定支渠安全超高为0.30m，斗渠安全超高为0.20m，农渠安全超高为0.10m。
用《明渠均匀流流量及水深计算》（甘肃省水利水电勘测设计院，2006）软件反复试算并结合实际，确定Ｕ型支、斗、农渠农设计参数详见表16：
⑦支渠设计流量
支渠1同时工作的斗渠k＝7条，则：
Q支净＝Q斗设×7＝0.1163×7＝0.8141m3/s
支渠设计流量Q支设：
由Q支净、A、m，根据σ支=A／（100Q支净m）×β计算，σ支＝0.0040，支渠实际长度3.51km，则：
Q支设＝Q支净（1＋σ支L支）
＝0.8141×（1＋0.0040×3.51）＝0.7382m3/s
=0.0224m3／s·km
④农渠设计流量Q农设
农渠计算取典型长度380m，工作长度按农渠的一半计算，农渠设计流量为：
Q农设＝Q农净（1＋σ农L农）
＝0.0229×（1＋0.0224×0.380/2）＝0.0230m3/s
农渠灌溉水利用系数
η农＝Q农净／Q农设＝0.0239÷0.0240＝0.9941
渠道设计流量计算
田间水利用系数
毛渠水力计算
斗渠水力计算
支渠水力计算
灌溉水利用系数
净流量（m3／s）
长度
每公里输水损失系数（m3／s•km）
设计流量（m3／s）
净流量（m3／s）
长度
每公里输水损失系数（m3／s•km）
设计流量（m3／s）
净流量（m3／s）
长度
每公里输水损失系数（m3／s•km）
设计流量（m3／s）
e）渠道工程设计
1）设计灌水率
根据拟定的作物生育期的灌水定额、每次灌水的延续时间（按16h考虑）及作物种植面积，按如下公式计算灌水率：
q设＝
式中：
q设—净灌水率［m3/（秒·万亩）］；
α—作物种植比例，α＝1；
m—净灌水定额，取45m3/亩；
T—灌水延续时间（d），取11天；
t—每天开机时间，按16小时计算。
表5.2.1-4项目区渠道分组轮灌制度设计表
提灌站名称
斗渠轮灌组
斗渠名称
各斗渠控制农渠条数
轮灌组农渠
条数
提灌站1
1
斗渠1
4
32
斗渠2
5
斗渠3
4
斗渠4
5
斗渠5
4
斗渠7
4
斗渠13
6
2
斗渠6
5
32
斗渠8
4
斗渠9
4
斗渠10
4
斗渠11
4
斗渠4
5
斗渠17
6
3
斗渠12
4
32
斗渠13
5
斗渠14
4
斗渠16
4
斗渠15
6
表16渠道设计要素表
渠类
设计要素
设计流量
（m3/s）
加大流量
（m3/s）
比降
口宽
（m）
底弧半径（m）
正常水深（m）
加大水深（m）
安全超高（m）
支渠1
0.7382
0.9597
1/7000
1.80
0.70
1.32
1.40
0.30
支渠2
0.4889
0.6356
1/7000
1.40
0.60
1.06
源自文库1.10
0.30
式中：
—渠道进水口处设计水位，m；
—渠道灌溉范围内控制点地面高程，m；
—控制点地面与附近末级固定渠道设计水位的高差，取0.1m；
—渠道长度，m；
—渠道比降；
—渠道局部水头损失之和，m。
具体水位推算详见表17、表18、表19和表20。
②绘制渠道纵断面图
根据表17～20推算出的数据绘制渠道纵断面图，纵断面图包括沿渠地面高程线、渠道设计水位线、渠底高程线、堤顶高程线、分水口位置、渠系建筑物位置等。
⑤斗渠净流量Q斗净
Q斗净＝Q农设× ＝Q农设×5＝0.0230×5＝0.1150m3/s
⑥斗渠设计流量Q斗设
斗渠取典型计算长度900m，工作长度L斗按斗渠长度的80％计算，即0.9×0.8＝0.72km。则斗渠的设计流量Q斗设为：
Q斗设＝Q斗净（1＋σ斗L斗）
式中：σ斗=A／（100Q斗净m）×β
A—灌区土壤透水参数，取3.4；
斗渠17
5
斗渠18
4
提灌站2
1
斗渠19
5
18
斗渠20
4
斗渠21
4
斗渠22
5
2
斗渠19
5
18
斗渠21
4
斗渠22
4
斗渠24
5
3
斗渠19
5
17
斗渠21
4
斗渠23
4
斗渠24
4
合计
149
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①田间净流量Q田净
Q田净＝A支×q设＝0.9612×0.71＝0.683m3/s
式中：
Q田净—支渠田间净流量，m3/s；
各渠道横断面设计详见单体工程设计图。
5）渠道纵断面设计
纵断面设计时根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置，先确定不同桩号处的设计水位高程，再根据设计水位确定渠底高程、渠顶高程等。
①渠道水位推算
为满足自流灌溉的要求，各级渠道入口处都应具有足够的水位，此水位是根据灌溉面积控制点的高程加上各种水头损失，自下而上逐级推算出来的，推算公式如下：
5.2.1-4渠道设计流量计算
田间水利用系数
毛渠水力计算
斗渠水力计算
支渠水力计算
灌溉水利用系数
净流量（m3／s）
长度
每公里输水损失系数（m3／s•km）
设计流量（m3／s）
净流量（m3／s）
长度
每公里输水损失系数（m3／s•km）
设计流量（m3／s）
净流量（m3／s）
长度
每公里输水损失系数（m3／s•km）
支渠灌溉水利用系数
η支＝Q支净／Q支设＝0.7280／0.7382＝0.986
⑧渠道加大流量
支渠为续灌渠道，应计算加大流量（加大系数 取1.30），作为渠顶高程设计的依据，则支渠设计采用流量为：
0.7382×1.30＝0.9597（m3/s）
按照以上计算过程，计算支渠2、3设计采用流量均为0.6356m3/s。
①设计原理
Ｕ型渠断面尺寸按照明渠均匀流计算，其公式如下：
h2＝Nαr
Nα＝No＋sinα
h＝h1＋h2
式中：
A—过水断面面积，m2；
Nα—直线段外倾角为α时的系数；
θ—圆弧的圆心角；
Q—渠道的设计流量，m3/s；
r—圆弧半径，m；
α—直线段的倾斜角。
②设计规格
根据当地实际并征求有关部门意见，确定支、斗、农三级渠道均采用Ｕ型断面，混凝土结构。
（3）农门：每条农渠渠首建农门。详见单体工程设计图。
（4）毛门：在农渠上每隔30m建一座建一座毛门。详见单体工程设计图。
（5）过渠涵：道路通过渠道建过渠涵，包括过支渠渠涵和过斗渠渠涵，详见单体工程设计图。
（6）渡槽：渠道过排水沟建渡槽，分支渠过斗沟、斗渠过支沟、斗渠过斗沟三种，详见单体工程设计图。
f）提灌站工程设计
Q农净＝Q农田净/η田＝0.0195/0.85＝0.0229m3/s
项目区为偏沙性土壤，土壤相应的透水性参数A＝3.4，m＝0.5，由于渠道为砼衬砌渠道，渠道水损失需要进行折减，查表可知相应的渗水量折减系数β取0.1，由此可计算农渠每公里输水损失系数：
σ农=A／（100Q农净m）×β
=3.4／（100×0.02290.5）×0.1
0.85
0.0402
380
0.0170
0.0402
0.4017
900
0.0054
0.4018
0.8036
3510
0.0038
0.8047
0.85
0.85
0.0402
380
0.0170
0.0402
0.4017
900
0.0054
0.4018
0.8036
3510
0.0038
0.8047
0.85
0.85
0.0402
A支—支渠控制面积，万亩；
q设—设计灌水率，m3/（s·万亩），取0.71。
②农渠田间净流量Q农田净
根据拟定的渠道工作制度，同时工作的斗渠7条，每条斗渠上同时工作的农渠按5条计，则：
Q农田净＝Q田净／（n×k）
计算得：Q农田净=0.683/（7×5）=0.0195m3/s。
③农渠净流量Q农净
取田间水利用系数η田＝0.85