农田水利渠道流量设计

推求设计流量
一、推求典型支渠（四支渠）及其所属斗，农渠的设计流量
注. 马清河灌区土地利用系数0.8 120.89.6A =⨯=灌区万亩 1. 推求典型支渠（四支渠）及其所属斗、农渠的设计流量 第四支渠（典型支渠）布置图
（1）计算农渠的设计流量，四支渠的田间净流量为： Q 4支田净=A 四支×q 设=1.8×0.43=0.774m 3/s
因为斗，农渠分两组轮灌，同时工作的斗渠有3条，同时工作的农渠有5条，所以农渠的田间净流量为：
Q 农田净=Q 支田净/nk=0.774/3×5=0.0516 m 3/s 取田间水利用系数f η=0.95,则农渠的净流量为 Q 农净=Q 农净/f η =0.054 m 3/s
查表可得相应的土壤透水性系数：A=1.9，m=0.4, 所以农渠每公里输水损失系数：
σ农=A/100Q m 农净=
0.4
1.9
1000.054
⨯=0.061m 3/s 所以农渠的设计流量为：
Q 农毛=Q 农净（1+σ农 L 农）=0.054(10.0610.8)⨯+⨯=0.057 m 3/s （L 农 =0.8千米） （2）计算斗渠的设计流量，因为一条斗渠内同时工作的农渠有5条，所以斗渠的净流量等于5条农渠的毛流量之和： Q 斗净=5×Q 农毛=5×0.057=0.285 m 3/s
农渠分两组轮灌。

各组要求斗渠供给的净流量相等，但是，第Ⅱ组轮灌组距斗渠进水口较远，输水损失较多，据此求得斗渠毛流量较大，以第Ⅱ组轮灌组灌水时需要的斗渠毛流量作为斗渠的设计流量。

斗渠的平均工作长度L 4=1.8Km
因为斗渠每公里输水损失系数为σ斗= A/100Q m 斗净=0.0314
所以斗渠的设计流量为：Q 斗毛=Q 斗净（1+σ斗 L 斗）=0.301 m 3/s
（3）计算四支渠的设计流量;斗渠也是分两组轮灌，以第Ⅱ轮灌组要求的支渠毛流量作为支渠的设计流量，支渠的平均工作长度L 支=4.9Km 支渠的净流量为：Q 支净=3×Q 斗毛=0.903 m 3/s
支渠每公里输水损失系数：σ支 = A/100Q m 支净=0.0198
支渠的毛流量为：Q 四支毛=Q 四支净（1+ σ支L 四支）=0.991 m 3/s 2. 计算四支渠的灌溉水利用系数
0.774
0.991
Q Q η=
==三支田净三支水三支毛0.78
3. 计算其他支渠的设计流量
1) 计算其他支渠的田间净流量 Q 1支田净=1.9×0.43=0.817m 3/s Q 2支田净=2.2×0.43=0.946m 3/s Q 3支田净=1.9×0.43=0.817m 3/s Q 5支田净=1.8×0.43=0.774m 3/s
2) 计算其他支渠的设计流量 以典型支渠（四支渠）的灌溉水利用系数作为扩大指标，
用来计算其他支渠的设计流量。

Q 1支毛=
0.817
1.050.78=m 3/s Q 2支毛= 0.946
1.210.78=m 3/s
Q 3支毛= 0.817
1.050.78=m 3/s
Q 5支毛=0.7740.990.78
=m 3/s
4. 推求干渠各段的设计流量
1) DE 段的设计流量: Q DEJ 净= Q 五支=0.99 m 3/s
DE σ=
0.4
1.9
1000.99
=⨯0.019m 3/s Q DE 毛=Q DE 净（1+DE σL DE ）=0.99(1+0.019×2.5)=1.04 m 3/s
2) CD 段设计流量：
Q CD 净=Q DE 毛+Q 四支毛=1.04+0.99=2.03m 3/s
CD σ=
0.4
1.9
100 2.03
=⨯0.0143 Q CD 毛=Q CD 净（1+CD σL CD ）=2.03（1+0.0143×2.9）=2.11 m 3/s 3) BC 段设计流量：
Q BC 净=Q CD 毛+Q 三支毛=2.11+1.05=3.16 m 3/s
BC σ=
0.4
1.9
0.0120100 3.16
=⨯m 3/s Q BC 毛=Q BC 净（1+BC σL BC ）=3.16(1+0.0120×4.3)=3.32m 3/s 4) AB 段设计流量：
Q AB 净=Q BC 毛+Q 二支毛=3.32+1.21=4.53 m 3/s
AB σ=
0.4
1.9
0.0104100 4.53
=⨯m 3/s Q AB 毛=Q AB 净（1+AB σL AB ）=4.53（1+0.0104×3.4）=4.69 m 3/s
5) OA 段设计流量：
OA 1 4.69+1.05=5.74AB Q Q Q =+=毛净支毛 m 3/s
OA σ=
0.4
1.9
0.0094100 5.74
=⨯ OA OA L =5.74(1+0.00940.4)=5.76OA OA Q Q σ=+⨯⨯毛净 m 3/s
二、推求渠道最小流量和加大流量的计算
1. 推求典型支渠（四支渠）及其所属斗、农渠的最小流量 （1）计算农渠的最小流量，四支渠的田间净流量为： Q 4支田净=A 四支×min q =1.8×0.18=0.324m 3/s
因为斗，农渠分两组轮灌，同时工作的斗渠有3条，同时工作的农渠有5条，所以农渠的田间净流量为：
Q农田净=Q支田净/nk=0.324/（3×5）=0.0216 m3/s
取田间水利用系数
f
η=0.95,则农渠的净流量为
Q农净=Q农净/
f
η=0.023 m3/s
查表可得相应的土壤透水性系数：A=1.9，m=0.4,
所以农渠每公里输水损失系数：
σ
农=A/100Q m农净=
0.4
1.9
1000.023
⨯
=0.0859m3/s
所以农渠的最小流量为：
Q农毛=Q农净（1+σ农L农）=0.023(10.08590.8)
⨯+⨯=0.025 m3/s （L农=0.8千米）
（2）计算斗渠的最小流量，因为一条斗渠内同时工作的农渠有5条，所以斗渠的净流量等于5条农渠的毛流量之和：
Q斗净=5×Q农毛=5×0.025=0.125 m3/s
农渠分两组轮灌。

各组要求斗渠供给的净流量相等，但是，第Ⅱ组轮灌组距斗渠进水口较远，输水损失较多，据此求得斗渠毛流量较大，以第Ⅱ组轮灌组灌水时需要的斗渠毛流量作为斗渠的最小流量。

斗渠的平均工作长度L4=1.8Km
因为斗渠每公里输水损失系数为σ
斗
= A/100Q m斗净=0.0437
所以斗渠的最小流量为：Q斗毛=Q斗净（1+σ
斗
L斗）=0.135 m3/s
（3）计算四支渠的最小流量;斗渠也是分两组轮灌，以第Ⅱ轮灌组要求的支渠毛流量作为支渠的最小流量，支渠的平均工作长度L支=4.9Km
支渠的净流量为：Q支净=3×Q斗毛=0.405 m3/s
支渠每公里输水损失系数：σ
支
= A/100Q m支净=0.0273
支渠的毛流量为：Q四支毛=Q四支净（1+ σ
支
L四支）=0.459m3/s
2.计算四支渠的灌溉水利用系数
0.324
0.710.459
Q Q η=
==三支田净三支水三支毛
3. 计算其他支渠的最小流量
3) 计算其他支渠的田间净流量 Q 1支田净=1.9×0.18=0.342m 3/s Q 2支田净=2.2×0.18=0.396m 3/s Q 3支田净=1.9×0.18=0.342m 3/s Q 5支田净=1.8×0.18=0.324m 3/s
4) 计算其他支渠的最小流量 以典型支渠（四支渠）的灌溉水利用系数作为扩大指标，
用来计算其他支渠的最小流量。

Q 1支毛=
0.342
0.480.71=m 3/s Q 2支毛= 0.396
0.560.71=m 3/s
Q 3支毛= 0.342
0.480.71=m 3/s
Q 5支毛=0.3420.460.71
=m 3/s
4. 推求干渠各段的最小流量 1) DE 段的最小流量: Q DEJ 净= Q 五支=0.46 m 3/s
DE σ=
0.4
1.9
1000.46
=⨯0.0259m 3/s Q DE 毛=Q DE 净（1+DE σL DE ）=0.46(1+0.0259×2.5)=0.49 m 3/s
2) CD 段最小流量：
Q CD 净=Q DE 毛+Q 四支毛=0.49+0.46=0.95m 3/s
CD σ=
0.4
1.9
1000.95
=⨯0.0194 Q CD 毛=Q CD 净（1+CD σL CD ）=0.95（1+0.0194×2.9）=1.00 m 3/s 3) BC 段最小流量：
Q BC 净=Q CD 毛+Q 三支毛=1.00+0.48=1.48 m 3/s
BC σ=
0.4
1.9
0.0162100 1.48
=⨯m 3/s Q BC 毛=Q BC 净（1+BC σL BC ）=1.48×(1+0.0162×4.3)=1.58m 3/s 4) AB 段最小流量：
Q AB 净=Q BC 毛+Q 二支毛=1.58+0.56=2.14 m 3/s
AB σ=
0.4
1.9
0.0140100 2.14
=⨯m 3/s Q AB 毛=Q AB 净（1+AB σL AB ）=2.14×（1+0.0140×3.4）=2.24 m 3/s
5) OA 段最小流量：
OA 1 2.24+0.48=2.72AB Q Q Q =+=毛净支毛 m 3/s
OA σ=
0.4
1.9
0.0127100 2.72
=⨯ OA OA L =2.72(1+0.01270.4)=2.73OA OA Q Q σ=+⨯⨯毛净 m 3/s
5. 渠道加大流量计算（渠道的极大流量采用加大系数法）
支渠 设计流量d Q 加大系数J
加大流量
j Q 干渠渠
段
设计流量d Q 加大系数J 加大流量
j Q
1Q 支毛 1.05 1.28 1.34 DE Q 毛 1.04 1.28 1.33 Q 2支毛 1.21 1.28 1.55 CD Q 毛 2.11 1.28 2.70 3Q 支毛 1.05 1.28 1.34 BC Q 毛 3.32 1.28 4.25 Q 4支毛 0.99 1.32 1.31 AB Q 毛 4.68 1.28 5.99 5Q 支毛
0.99
1.32
1.31
OA Q 毛
5.76
1.25
7.20
注. j Q =J ×d Q
渠道横断面设计
(一) 干渠各断面设计（采用经济适用断面） 根据参考资料干渠渠底比降为1/5000，渠道平整顺直，养护设为一般，则粗糙系数取n=0.025，偏离系数α=1.02，边坡系数为m=1.25,则
52
γα=-
2)m m α
βγ
=
-=2.20 1. 计算设计过水断面
干渠OA 段的水深和宽度的计算：
3
3
8
2
28
33
1.68h m ⎡⎤⎡⎤
===
2.20 1.68
3.70b h m β==⨯=
2()(3.70 1.25 1.68) 1.689.74A b mh h m =+=+⨯⨯=
校核不冲不淤流速：（V 不於取0.35m 3/s ，）
V 不冲=KQ 0.1=0.62×5.76 0.1=0.74m 3/s ，
/ 5.76/9.740.59V Q A m s === V 不於<V<V 不冲 满足条件
2. 计算加大水深和最小水深（迭代法） 加大水深的计算：
0.60.6
4.60nQ A ===
3.20B ===
迭代计算：()
i i
A b Bh h b mh +=
+
令0 2.0h m = 则
010()A b Bh h b mh +=
=+0.4
4.60(3.70 3.20 2.0) 1.873.70 1.25 2.0
⨯+⨯=+⨯ 当1 1.87h m =时，2 1.89h m = 当2 1.89h m =时，3 1.89h m = 此时迭代终止，加大水深就为1.89m
最小水深的计算：
0.60.6
2.57nQ A ===.
3.20B ===
迭代计算：()
i i
A b Bh h b mh +=
+
令0 1.0h m = 则
010()A b Bh h b mh +=
=+0.4
2.57(
3.70 3.20 1.0) 1.123.70 1.25 1.0
⨯+⨯=+⨯ 当1 1.12h m =时，2 1.12h m =
此时迭代终止，最小水深就为1.12m
依照上述方法，依次可算出干渠各断面的各水力要素，结果见下表
干渠渠段 设计
流量(m 3/s) h/m b/m h max /m
h min
/m
A/m 2 V(m/s)
V 不於(m/s) V 不冲(m/s)
DE 1.04 0.88 1.94 1.00 0.59 2.67 0.39 0.35 0.62 满足要求 CD 2.11 1.15 2.53 1.31 0.77 4.56 0.46 0.35 0.67 满足要求 BC 3.32 1.37 3.01 1.55 0.91 6.48 0.51 0.35 0.70 满足要求 AB 4.69 1.55 3.41 1.77 1.04 8.29 0.57 0.35 0.72 满足要求 OA
5.76 1.68 3.70 1.89 1.12 9.74 0.59 0.35
0.74
满足要求
(二) 支渠断面的设计：（采用经济适用的断面） 根据参考资料支渠渠底比降为1/2000，渠道平整顺直，养护设为一般，则粗糙系数取n=0.025，偏离系数α=1.02，边坡系数为m=1.0,则
52
γα=-
2)m m α
βγ
=
-=3.23 3. 计算设计过水断面
一支渠的水深和宽度的计算：
3
3
8
8
0.68h m ===
3.230.68 2.20b h m β==⨯=
2()(2.20 1.00.68)0.68 1.96A b mh h m =+=+⨯⨯=
校核不冲不淤流速：（V 不於取0.35m 3/s ，）
V 不冲=KQ 0.1=0.62×1.05 0.1=0.62m 3/s ，
/ 1.05/1.960.54V Q A m s === V 不於<V<V 不冲 满足条件
4. 计算加大水深和最小水深（迭代法）
加大水深的计算：
0.60.6
1.28nQ A ===
2.83B ===
迭代计算：()
i i
A b Bh h b mh +=
+
令0 1.0h m = 则
010()A b Bh h b mh +=
=+0.4
1.28(
2.20 2.83 1.0)0.762.20 1.0 1.0
⨯+⨯=+⨯ 当10.76h m =时，20.78h m = 当20.78h m =时，30.78h m = 此时迭代终止，加大水深就为0.78m
最小水深的计算：
0.60.6
0.69nQ A ===
2.83B ===
迭代计算：()
i i
A b Bh h b mh +=
+
令00.5h m = 则
010()A b Bh h b mh +=
=+0.4
0.69(2.20 2.830.5)0.432.20 1.00.5
⨯+⨯=+⨯ 当10.43h m =时，20.43h m =
此时迭代终止，最小水深就为0.43m
依照上述方法，依次可算出支渠各断面的各水力要素，结果见下表
支渠 设计
流量(m 3/s) h/m
b/m h max /m
h min /m
A/m 2 V(m/s)
V 不於(m/s) V 不冲(m/s)
1支
渠 1.05 0.68 2.20 0.78 0.43 1.96 0.54 0.35 0.62
满足要求 2支
渠 1.21 0.71 2.29 0.82 0.46 2.13 0.57 0.35 0.63
满足要
求 3支
渠 1.05 0.68 2.20 0.78 0.43 1.96 0.54 0.35 0.62
满足要
求 4支
渠
0.99 0.66 2.13 0.78 0.42 1.84 0.54 0.35 0.62
满足要
求
5支渠
0.99 0.66 2.13 0.78 0.42 1.84 0.54 0.35 0.62
满足要求
(三) 典型斗渠和典型农渠断面设计（采用水力最佳断面）
1. 斗渠断面设计：
根据参考资料斗渠渠底比降为1/1000，渠道平整顺直，养护设为一般，则粗糙系数取n=0.025，边坡系数为m=1.0,则由表查得β优=0.83 Q =典型斗渠0.301 m 3/s
此时 A b mh =
+2
（）h=(0.83h+1.0h)h=1.83h
20.83 2.83 3.66b h h h χ=+=+=
2/ 1.83/3.660.5R A h h h χ===
0.3750.868h Q =优=0.868*0.3010.375 =0.55m
b h β=优优优=0.83*0.55=0.46m
计算加大水深和最小水深（迭代法） 加大水深的计算：
0.60.6
0.49nQ A ===
2.83B ===
迭代计算：()
i i
A b Bh h b mh +=
+
令0 1.0h m = 则
010()A b Bh h b mh +=
=+0.4
0.49(0.46 2.83 1.0)0.540.46 1.0 1.0
⨯+⨯=+⨯ 当10.54h m =时，20.65h m = 当20.65h m =时，30.62h m = 当30.62h m =时，40.62h m =
此时迭代终止，加大水深就为0.62m 最小水深的计算：
0.60.60.26nQ A ===
2.83B === 迭代计算：()i i
A b Bh h b mh +=+ 令00.5h m = 则
010()A b Bh h b mh +==+0.4
0.26(0.46 2.830.5)0.350.46 1.00.5
⨯+⨯=+⨯ 当10.35h m =时，20.37h m =
当20.37h m =时，30.37h m =
此时迭代终止，最小水深就为0.37m
2. 农渠断面设计
根据参考资料斗渠渠底比降为1/800，光滑混凝土护面，则粗糙系数取n=0.015，边坡系数为m=1.0,则由表查得β优=0.83 Q =典型斗渠0.301 m 3/s
此时 A b mh =+2
（）h=(0.83h+1.0h)h=1.83h
20.83 2.83 3.66b h h h χ=+=+=
2/ 1.83/3.660.5R A h h h χ===
0.3750.868h Q =优=0.868*0.3010.375 =0.55m
b h β=优优优=0.83*0.55=0.46m
计算加大水深和最小水深（迭代法）
加大水深的计算：
0.60.60.49nQ A ===
2.83B === 迭代计算：()i i
A b Bh h b mh +=+ 令0 1.0h m = 则
010()A b Bh h b mh +==+0.4
0.49(0.46 2.83 1.0)0.540.46 1.0 1.0
⨯+⨯=+⨯ 当10.54h m =时，20.65h m =
当20.65h m =时，30.62h m =
当30.62h m =时，40.62h m =
此时迭代终止，加大水深就为0.62m
最小水深的计算：
0.60.60.26nQ A ===
2.83B === 迭代计算：()i i
A b Bh h b mh +=+ 令00.5h m = 则
010()A b Bh h b mh +==+0.4
0.26(0.46 2.830.5)0.350.46 1.00.5
⨯+⨯=+⨯ 当10.35h m =时，20.37h m =
当20.37h m =时，30.37h m =
此时迭代终止，最小水深就为0.37m
（七）干渠道纵横断面图（糙率n=0.0225）
(八)典型斗渠和典型农渠横断面图。