灌排渠道工程计算方法

1. 灌排渠道工程
对项目区的灌溉渠道进行衬砌，并新建一部分梯形渠道。

其中干支渠采用梯形渠道，上宽分别为4.5m 和2.0m ；斗渠和农渠分别采用U80和U60现浇混凝土衬砌，衬砌厚度6cm ，具体的梯形断面渠道典型设计和防渗U 型断面渠道典型设计如下。

（2） 防渗U 型渠道典型设计 ① 设计灌溉保证率的确定
根据项目区水系状况、水资源和水文气象的实际情况，依据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），本次溧阳市高标农田建设工程规划采用的设计灌溉保证率为75%。

② 设计灌溉模数的确定
项目区农作物以水稻、小麦、蔬菜、特种经济作物为主，由于水稻的需水量比其它的农作物大的多，而且水稻灌溉用水时，其它作物的需水量较小，因此项目区的设计灌溉模数可以按水稻的需水量计算。

在水稻的泡田期和全生育区中，泡田区的为用水高峰，因此设计灌水模数按泡田定额计算。

溧阳市别桥镇的泡田定额取100 m 3/亩，水稻田种植比α为88%，水稻栽插期T=6d ，提水灌区机泵每天运行时间为20-22h,取t=20h ，则设计灌水模数为：
1000.88
1001003636620
m q Tt α⨯=
⨯=⨯⨯⨯= 2.037 m 3/（s·万亩） ③ 渠系布置
项目区规划在斗渠口修建提水泵站，灌溉渠道分斗、农二级固定渠道，田面灌水采用畦灌，斗、农渠均实行续灌。

项目区的各个提水泵站斗控制的灌溉面积大致相等，选择项目规划区北侧，红星河、兴隆河三排河之间的灌溉面积作为典型设计区。

典型设计区斗渠控制面积1100亩，农渠灌溉控制面积120亩。

④ 渠道设计流量的确定
参照《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），渠道设计流量依据种植面积、灌水模数和渠系水利用系数确定。

渠道设计流量推算如下： 斗渠的设计流量：
渠系水利用系数取斗η=0.85
斗斗斗η=⨯=⨯=/ 2.0370.11/0.850.2636Q q A m 3/s
农渠设计流量：
农渠水利用系数.90=农
η，田间水利用系数95.0=田η
农农农田ηη=⨯=⨯⨯=Q q A /() 2.0370.012/(0.90.95)0.0286
m 3/s
⑤ U 渠道断面计算
由斗、农渠的设计流量，设计斗、农渠U 砼渠道断面： 已知条件，渠道的设计流量农斗、Q Q ，渠道糙率系数013.0n =，斗、农渠纵坡比降为：000/31=斗
i 、1000
/1=农i 。

αααsin +=N N r N h ⨯=α2
8
5
2
08
3
410]tan cos )sin 2()90
1(2[]
[]cos 2)901([αααα
παα
πααN N i
nQ N r +-+-+-=
)tan cos 2(]2sin )90
1([2222αααα
πh r h r A ++--=
式中：αN ——直线段外倾角为α时的系数，0=α时取3.00=N ;
α——直线段的倾斜角；
Q ——渠道的设计流量，m 3/s; r ——圆弧半径，m ；
A ——过水断面，m 2。

考虑混凝土现场施工的方便，采用0=α，斗渠采用U80型渠道，农渠采用U60型渠道，计算表格如下：
表6-2 斗、农渠断面设计
根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），进行加
大流量校核计算。

表6-3 加大流量校核
流速满足要求。

根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），现浇混凝土渠道衬砌结构的厚度选为6cm 。

新建U60衬砌渠道9.35公里；新建U80衬砌渠道14.40公里。

(1) 梯形渠道典型设计
选择项目规划区北侧，红星河、兴隆河三排河之间的灌溉面积作为典型设计区。

典型设计区支渠控制面积3000亩，
渠系水利用系数取0.80η=斗
/ 2.0370.3/0.800.7639Q q A η=⨯=⨯=斗斗斗 m 3/s
由典型支渠的设计流量，设计支渠梯形混凝土渠道断面： 已知条件，渠道的设计流量Q 支，渠道糙率系数n 0.015=，支渠渠道的边坡系数 1.0m =，纵坡比降为：1/4000i =斗。

断面水力计算按明渠均匀流公式进行计算：
Ri
AC Q = 6
/11R n C =
()d
h b mh A +=
P A R /=
2
12m h b P ++=
式中： A ——渠道过水断面面积，m 2；
C ——谢才系数，s m
/5
.0
R ——水力半径，m ； b ——渠道底宽，m ； P ——湿周，m 。

计算步骤：
计算渠道的设计水深 假设b 。

计算渠道过水断面的水力要素 根据b 、h 值计算相应的过水断面面积A 、湿周P 、水力半径R 和谢才系数C ， 计算渠道流量
校核渠道输水能力 上面计算的渠道流量是假设b 、h 值相应的输水能力，一般不等于渠道的设计流量（Q ），通过试算，反复修改b 、h 值，直至渠道计算流量等于或接近渠道设计流量为止。

要求误差不超过5﹪，即设计渠道断面应满足的校核条件是：
0.05Q Q Q
-≤计算
校核渠道流速
A Q v d =
渠道的设计流速应满足前面提到的校核条件：
cs
d cd v v v <<
如不满足流速校核条件，就要改变渠道的h 或b ，重复上面的计算步骤，直到即满足流量条件又满足流速校核条件为止。

设计过程如下表：
典型支渠断面设计表
同样，根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），进行加大流量校核计算。

表6-3 加大流量校核
⑵ 典型渠灌系统的泵站设计 ① 设计资料
选择小坝泵站为典型泵站设计，该泵站适用于灌溉面积为2500亩左右，灌水模数在 2.037m 3/(s 万亩)，泵站灌溉流量为1833.3 m 3/h 。

站址处河道断面：河底高程▽5.0m ，地面高程▽7.0m ，常水位▽5.6m ，枯水位▽5.2m 。

③ 水泵选型
由水泵控制灌溉面积和净扬程，确定水泵的型号。

典型设计区设计流量Q=0.170m 3/s ,净扬程3.3m 。

管路局部阻力参数局局局
ξξ50.5/0827.04==d S
阻力系数：喇叭口.20=ξ 出口段.01=ξ
拍门.51=ξ
85.147.2.55S =⨯=局 s 2/m 5
则 22j S Q 14.850.170.43h ==⨯=局 m 管路沿程阻力损失参数：
22 5.3322 5.33f h 10.29LQ n /10.29200.170.012/0.30.524
d ==⨯⨯⨯= m
L ——管长，20 m ； Q ——流量，m 2/s ；
n ——管道粗糙系数，取0.012； d ——管道内径，m 。

f j h h h 0.430.5240.954m =+=+=损
水泵的总扬程：H H H 3.30.954 4.254m =+=+=净损。

由于该泵
站还要兼顾给塘马水库补水，综合考虑该泵站为3台水泵，型号为12HBC2-40，灌溉流量分别为780 m3/h。

转速980r/min，叶轮直径341mm，抽功率17.7kW，效率84%
η=。

项目区的各个泵站控制面积大致相同，地形高差变化很小，流量和扬程变化小，因此各个泵站均按典型区设计选择水泵型号。