各级渠道纵横断面设计

5.2 各级渠道纵横断面设计 5.2.1 典型农渠纵横断面设计 5.2.1.1 典型农渠横断面设计

设计流量是进行水力计算,确定渠道过水断面尺寸的主要依据,合理的渠道、横断面除了满足渠道的输水、配水要求外,还应满足渠床稳定条件,包括纵向稳定和平面稳定两个方面。纵向稳定要求渠道在设计条件下工作，不发生冲刷和淤积，或在一定时期内冲淤平衡。平面稳定要求渠道在设计条件下工作时，渠道水流不发生左右摇摆。

渠道横断面尺寸要依据渠道设计流量通过水力计算加以确定。一般情况下采用明渠均匀流公式计算：即

Q=AC Ri

式中：Q —渠道设计水深（m 3/s ） A —渠道过水断面面积（m 2） R —水力半径 i —渠底比降

c —谢才系数，一般采用曼宁公式 c=n

1

R 1/6 进行计算，其中n 为糙率

农渠的渠底比降，为了减少工程量，应尽可能选用和地面相近的渠底比降。i=0.0029。渠床糙率系数：由《灌溉排水工程学》P 130表3-13，农渠采用砼护面，预制板砌筑，n=0.017.

农渠采用梯形断面，渠道内、外边坡系数m=1.25。 采用试算法：

初选定b=0.36m, n=0.017, Q=0.123 m 3/s, i=0.0029

用迭代公式： h i 1

0+=h

h m b i b nQ i

b m

i 05

/25

/3102

121+⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛

代入数据，经试算得h=0.23m

A=(b+mh)h=0.149 (m2)

Q=0.825(m/s)

V=

A

渠道的不冲流速和土壤性质，水流含砂量，断面水力要素有关，一般土渠的不冲流速可依据《灌溉排水工程学》P136表3-25中查出，V cs1= 5.0(m/s)

V不冲=KQ0.1 = 5×0.1230.1=4.054( 查表6-21）

渠道的不淤流速，由不淤流速经验公式：

V cd=C0Q0.5

式中：V cd为渠道的不淤流速（m/s）

C0为不淤流速系数，随渠道流量和宽深比而变，见《灌溉排水工程学》P136，表3-26查得C0=0.4

V cd=0.4×0.1230.5=0.140(m/s)

V cd=0.140(m/s)

最小水深h min=0.14(m)

过水断面A=0.075（m2）

Q=0.613（m/s）

V min=

A

V cd=0.109(m/s)

满足不淤不冲流速。

预制板厚取0.04m，砂砾料垫层厚取此处取0.20m。

安全超高Δh取0.27m，堤顶宽度D取0.6m

典型农渠的水力要素见表5-3，

5.2.1.2 典型农渠纵断面设计

灌溉渠道不仅要满足输送设计流量的要求,还要满足水位控制的要求。纵断面设计根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置，即先确定不同桩号处的设计水位高程，再根据设计水位求渠底高程、堤顶高程等。

为了灌溉要求，各级渠道入口处都应具有足够的水位，这个水位是根据灌溉面积上控制点的高程加上各种水头损失，自下而上逐级推求的。

即：H

进=

A+△h +∑Li+∑φ

式中：H

进

—渠道进水口处的设计水位(m)。

△h —控制点地面高程与附近末级固定渠道设计水位的高差，取值范围0.1～0.2 m，此处取0.1m。

L—渠道的长度，L=550m。

i—渠道的比降，此处取i＝0.0029。

Φ—水流通过渠系建筑物时的水头损失，此处取0.1m。

H

进=

A+△h +∑Li+∑φ＝1488.580m

根据上式求得农渠进水口处水位为1488.580m。根据典型农渠的设计水位可推求渠底高程、堤顶高程等。

典型农渠的纵断面设计计算表见表5-4

表5-4 农渠纵断面计算表

5.2.2典型斗渠纵横断面设计

5.2.2.1下级渠道各分水口水位高程

由于农渠处的进水口处的水头损失忽略不计，对于典型斗渠而言，其下级渠道各分水口处水位高程与各农渠进水口设计水位相等。

先拟定斗渠的坡降i=0.0040，确定斗渠的设计水位，由典型农渠处的进水口水位高程+与斗渠之间的距离×比降，得

H斗进1493.62（m）。但斗渠分水口处的水位高程不能满足下级渠道的灌水要求，这时就要调整斗渠的设计水位线。一般采用以下两种方法:一是,保持原有斗渠比降不变，放弃分水口处水位，较高的农渠内部分高地的自流灌溉。二是改变斗渠比降，将比降放缓，使斗渠设计水位满足农渠的灌水要求。本设计采用方法一，保持原有比降。

5.2.2.2 典型斗渠横断面设计

渠道横断面尺寸要根据渠道设计流量通过水力计算加以确定。采用明渠均匀流公式计

算，即渠道横断面尺寸要依据渠道设计流量通过水力计算加以确定。一般情况下采用明渠均匀流公式计算：即

Q=AC Ri

式中：Q —渠道设计水深（m 3/s ） A —渠道过水断面面积（m 2） R —水力半径 i —渠底比降

c —谢才系数，一般采用曼宁公式 c=n

1

R 1/6 进行计算，其中n 为糙率

渠床糙率系数：由《灌溉排水工程学》P 130表3-13，斗渠采用砼护面，预制板砌筑，n=0.017.

斗渠采用梯形断面，渠道内、外边坡系数m=1.25。 采用试算法：

用迭代公式： h i 1

0+=h

h m b i b nQ i

b m

i 05

/25

/3102

121+⎪

⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛

代入数据，经试算得 h=0.32m

A=(b+mh)h=0.243 V=

A

Q

=1.16(m/s) 渠道的不冲流速和土壤性质，水流含砂量，断面水力要素有关，一

般土渠的不冲流速可依据《灌溉排水工程学》，V cs1= 5.0(m/s)

V 不冲=KQ 0.1 5×0.2660.1=4.405 渠道的不淤流速，由不淤流速经验公式：

V cd =C 0Q 0.5