高标常见水力计算课题

③涵管/涵洞的水力计算（断面设计）
涵管过水断面A、湿周χ、水力半径R、充满度α按下列公式计算求得：
③涵管/涵洞的水力计算（断面设计）
④引水堰坝（水陂）的水力设计
④引水堰坝（水陂）的水力设计
堰坝设计时，要保证堰顶高程等于引水渠道的设计水位。两边挡墙墙顶的设计高程， 有水文资料时根据洪峰流量Q反推堰上水头H0，然后加上安全超高即得出墙顶高程； 没水文资料时，可查看河道两边洪水过后留下的痕迹或是询问当地人洪水时水位情 况，然后确定挡墙顶高程。
①灌溉渠道的水力计算（断面设计）
前面求出了灌区的设计流量，即知道了渠道的过水流量，应不小于灌区的设计流量。 根据渠道的过水流量算渠道的断面尺寸，这里讲两种方法。
水力最佳断面：即通过相同流量时面积最小，或者是过水面积一定时通过 的流量最大。这种断面工程量最小，更经济。
由于矩形的水力最佳断面水深等于渠宽的一半，梯形水力最佳断面的水力半径 （过水面积/湿周）等于水深的一半。可以看出，水力最佳断面形式相对来说占 h——水力最佳断面水深，m； 地面积比较大，对于一些现场实际情况可能不适用。 n——渠道糙率，查相应的规范，砼衬砌渠道一般取0.013； Q——渠道设计流量，m³/s； m——边坡系数，矩形渠道m=0； i—— 渠底设计比降； b——水力最佳渠底宽，m；
A (b mh)h
P b 2h 1 m 2
R A P
C
1 6 R n
1
Q计算 AC Ri
式中：A——过水断面面积（m2）； b——渠道底宽（m）； m——渠道边坡系数； h——渠道设计水深（m）； P——湿周； R——水力半径（m）； C——谢才系数； n——渠道糙率； i——渠底比降； Q计算 ——渠道设计流量（m3/s）。
①灌溉渠道的水力计算（断面设计）
设计灌水率的计算 : 其中：
q——设计灌水率，m3/（s·万亩）； m——作物每次灌水定额，m3/亩； α——作物种植比例（%），单种作物取100%； T——作物一次灌水延续时间，以d计； t——每天灌水延续时间，以h计。自流灌溉灌区取24h，提水灌溉灌区考虑机 械休息，取20~22h。 为最大限度的满足项目区用水需求，本项目取水稻作物用水高峰期（泡田期） 的用水需求作为设计标准，查《农田水利学》(郭元裕主编)和《灌溉与排水工 程设计规范》（GB50288—99），泡田定额为80m³/亩，灌水延续时间取10天。 最后得出设计灌水率q为0.926 m3/（s·万亩）
假设这是赣州市安远县的一个高标项目
求新修农渠-1的断面

求新修斗沟-1的断面
通过试算法，得出梯形断面底宽0.4m，设计水深0.25，安全超 高0.2m，边坡比为1:1,； 此时设计排涝流量为Q=0.057 m3/s，设计流速为0.35 m/s，流量、 流速均满足设计要求，即此断面合理。
求新修涵管3的断面
《灌溉与排水工程设计规范》(GB/50288-99)中防渗衬砌材料糙率表
①灌溉渠道的水力计算（断面设计）
试算法：首先假设底宽和水深（假定渠道宽、深应结合现场实际情况），计算过水断面的水 力要素，计算渠道的流量。然后校核渠道输水能力、校核渠道流速，若各项校核均满足要求， 则该断面尺寸即该渠道设计尺寸；若流量或流速校核不满足设计要求，则重新假定断面尺寸， 直到流量、流速满足设计要求为止。
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高标准农田项目中常见的水力计算有哪几种？
①灌溉渠道的水力计算（断面设计） ②排水沟的水力计算（断面设计）
③涵管/涵洞的水力计算（断面设计）
④引水堰坝（水陂）的水力设计
①灌溉渠道的水力计算（断面设计）
渠道断面 尺寸？
求出
计算出
渠道过水能力（流量）
得知
渠道灌溉 面积
①灌溉渠道的水力计算（断面设计）
谢
谢！
U型断面
预制U型 槽
U型槽预制质量一般较差， 建议流量 施工运输过程中损坏率较 Q≤0.3m3/s 的小型渠道 高，保质期也短 建议流量 Q>0.3m3/s 的渠道
砼现浇 梯形断面 预制T型 槽
质量较好，渗漏小；立模量少， 开挖较大，占地面积大； 施工进度相对快；较经济；断 施工和布设受地形影响较 面大，过流量大；美观 大
②排水沟的水力计算（断面设计）
已求出 查水稻各生育阶段灌水层深度，取均值40mm 根据有关规范和实地资料十年一遇的24 小时暴雨相应的一日蒸发量取4.0mm。 根据有关规范和实地资料十年一遇的24小 时暴雨相应的一日渗透量取3.0mm。 三日排至耐淹深度，所以排涝历时取3天。
通过计算出排涝模数qw，代入到设计排涝流量公式中求出排涝流量。 然后根据流量值，像灌溉渠道一样推算出排水沟的断面尺寸。
查看江西省暴雨 洪水查算手册
设计暴雨量 P=P1×Kp
由设计频率P=10%和 Cs=3.5Cv查皮尔逊Ⅲ 型频率曲线模比系数 Kp值表查得Kp
找到对应历时的暴雨 变差系数等值线图， 查找变差系数CV
②排水沟的水力计算（断面设计）
以安远县为例，假设项目区主要耕地类型为水田，取排涝标 准为十年一遇一日暴雨三日排至作物耐淹深度。 由《江西省暴雨水文手册》，查得项目区暴雨均值 （江西省 年最大24小时暴雨均值等值线图）P1=112.3mm，Cv=0.4（江西 省年最大24小时暴雨变差系数等值线图），由设计频率P=10% 和Cs=3.5Cv查皮尔逊Ⅲ型频率曲线模比系数Kp值表查得 Kp=1.53 。 那么设计暴雨量P=P1×Kp=112.3*1.53=171.82mm
高标准农田项目中常见的排水沟断面形式
根据《江西省高标准农田建设规范》（试行）中灌溉与排水 工程的说明：排水农沟宜与灌溉农渠分离，一般不硬化，但 可采用新材料、新技术进行护坡，以防淤塞。
设计土渠均采用梯形断面，边坡系数根据土质情况确定，糙率n=0.025。按水力最优 断面以临界不冲条件为依据设计，设计平均流速控制在0.6 m/s～1.0 m/s之间，最小 不小于0.3 m/s。
轮灌： 同一级渠道在一次灌水延续时间内轮流输水的工作 方式。一般出现在管道灌溉中。
农业生 产灌溉 方式
续灌： 在一次灌水延续时间内，自始至终连续输水的方式 称为续灌。一般为万亩以上灌区的干、支渠。
高标准农田项目中渠道的灌溉方式大部分是采用续灌的灌水方式， 本次即针对续灌渠道进行水力计算
①灌溉渠道的水力计算（断面设计）
①灌溉渠道的水力计算（断面设计）
灌溉 面积
按照《灌溉与排水工程设计规范》 (GB/50288-99)规定，续灌渠道在考虑项目区气 候变化、灌区面积等可能发生变化因素时，应 考虑加大设计流量。 设计 流量
灌水 模数
灌溉水 利用系 数
湿润地区可取小值，干旱地区可取大值。 江西省高标准农田中加大流量百分比一 般取30%。
形式 材料
砼现浇 矩形断面 砖砌
优点
缺点
备注
开挖少，占地面积小；质量较 现场施工比较麻烦，需要 建议流量 好，渗漏小；施工和布设都不 现场搅拌混凝土，支模板， Q≤1.0m3/s 养护，工期加长；投资相 的渠道 受地形限制 对要大
开挖少，占地面积小；施工和 布设都不受地形限制；施工技 术简单，进度相对砼现浇要快 开挖少，占地面积小；施工技 术简单，进度快；最佳水力断 面形式，很经济 施工质量不敢保证，渗漏 比砼现浇严重
②排水沟的水力计算（断面设计）
②排水沟的水力计算（断面设计）
根据《江西省高标准农田建设规范（试行）》中规定，水田区10年一遇1日 暴雨量，3日排至农作物耐淹深度或10年一遇3日暴雨量，5日排至农作物耐 淹深度。结合《工程水文学》中所说，对于100—500km2的排水面积，洪峰 流量主要由1日暴雨形成；对于500—5000km2的排水面积，洪峰流量一般由3 日暴雨形成。参考这个条件，选出对应的暴雨历时。 如何求得 设计暴雨 量P 找到对应历时的暴 雨均值等值线图， 查找暴雨均值P1
高标准农田项目中常见的灌溉渠道断面形式
现浇Байду номын сангаас矩形渠道
高标准农田项目中常见的灌溉渠道断面形式
砖衬砌矩形渠道
高标准农田项目中常见的灌溉渠道断面形式
U型槽渠道
高标准农田项目中常见的灌溉渠道断面形式
现浇砼梯形渠道
高标准农田项目中常见的灌溉渠道断面形式
T型槽渠道
高标准农田项目中常见的灌溉渠道断面形式比较
高标准农田建设项目中涉及到的一些规范、依据
《灌溉与排水工程设计规范》(GB/50288-99) 《高标准农田建设通则》（GB/T 30600-2014） 《江西省高标准农田建设规范》（试行） 《灌溉与排水渠系建筑物设计规范》（SL 482-2011） 《江西省暴雨洪水查算手册》（2010年） 《江西省农业灌溉用水定额》(DB36/T619-2011)
施工技术简单，进度快；较经 济
T型槽预制质量得不到保 证，后期维修比较困难
②排水沟的水力计算（断面设计）
排水沟断 面尺寸？
求出
计算出
排水沟泄流能力（流量）
得知
排水沟的排 涝面积（集 雨面积）
②排水沟的水力计算（断面设计）
设计排涝流量按如下公式计算求得： Q qw F 式中： Q——设计排涝流量，m3/s； qW——排涝模数，m3/(s· km2)； F——控制排涝面积，km2。 要计算 求得 根据测量 图或地形 图圈得