第六章：灌溉渠道系统

第 一 节 灌 溉 渠 系 规 划 布 置
三、丘陵山区规划布置
山丘区干、支渠特点： 山丘区干、支渠特点： 渠道高程较高，比降较缓； 一般渠线较长，弯曲较多，深挖、高填渠段较多； 沿渠交叉建筑物较多； 长藤结瓜系统
针对以上特点，规划时关键在于合理地确定干渠位置。
川 桥 水 库
川桥 一 级 站 川 桥 二 级站 川 桥 倒 虹 吸
σ=
A 100Q m 净
注：L农取农渠实际长度一半； L支、L斗为最远一个轮灌组中点到引水口距离。
3、推算支渠灌溉水利用系数
η 支水＝
Q支田净 Q支毛
4、以上述支渠灌溉水利用系数作为扩大指标，计算其余支渠的设计流量。 例，一支渠：
Q支田净1 = A1q设
Q支设1 = Q支田净
η支水
同理可推求得到其余支渠毛流量。
一、灌排渠系组成
灌溉渠系组成 灌溉渠道按其使用寿命分为固定渠道和临时渠道两种； 一般分为：干、支、斗、农渠四级； 在地形复杂的大型灌区，固定渠道的级数往往多于四级； 在灌溉面积较小的灌区，固定渠道的级数较少；
第 一 节 灌 溉 渠 系 规 划 布 置
二、灌排渠系布置原则
尽量使自流灌溉面积最大 渠道应布置在灌区的较高地带； 局部高地宜采用提水灌溉的方式； 工程量和工程费用最少 渠线应尽可能短直，以减少占地和工程量。 山丘区通过经济比较确定 灌溉渠道、 灌溉渠道、排水沟统一规划布置 一般先以天然河沟作为骨干排水沟道，布置排水系统，在此 基础上，布置灌溉渠系。 应避免沟、渠交叉，以减少交叉建筑物。
A ＝ 0 .1 6 0 万 亩 A ＝ 0 .6 0 0 万 亩
赵 桥 水 库
赵桥 站
A ＝ 0 .0 6 0 万 亩
南 阳 水 库
A ＝ 0 .4 4 0 万 亩
唐公 老 站
唐 公 新站
A ＝ 0 .2 0 0 万 亩
唐 公 水 库
毛 营 水 库
A ＝ 0 .0 3 0 万 亩
尖 山 站
A ＝ 0 .4 0 0 万 亩
5、推算干渠设计流量 续灌渠道一般为干支渠道，渠道流量较大，上下游流量相差悬殊，这 就要求分段推算设计流量，各渠段采用不同的断面。另外，各级续灌渠 道的输水时间都等于灌区灌水延续时间，可以直接由下级渠道的毛流量 推算上级渠道的毛流量。所以，续灌渠道设计流量的推算方法是自下而 上逐级，逐段进行推算。 以下图为例：
二、灌排渠系布置原则
第 一 节 灌 溉 渠 系 规 划 布 置
安全可靠 如：避免深挖高填； 便于管理 灌溉渠道的位置应参照行政区划确定，尽量使各用水单位都 有独立的用水渠道，以利管理； 斗、农渠的布置要满足机耕要求。 综合利用 山区、丘陵区的渠道布置应集中落差，以便发电和进行农副业 加工。 与其它规划相配合 灌溉渠系布置应和土地利用规划(如耕作区、道路、林带、居 民点等规划)相配合，以提高土地利用率，方便生产和生活。
第六章
灌溉渠道设计
灌溉渠系统是指从水源取水并输送、分配到田间的灌溉工程。主要 由渠首工程 灌溉渠系 渠系建筑物 田间工程 渠首工程、灌溉渠系 渠系建筑物和田间工程 渠首工程 灌溉渠系、渠系建筑物 田间工程组成；本章主要介绍 灌溉渠系、渠系建筑物两部分内容。
第 一 节 灌 溉 渠 系 规 划 布 置
3、渠道加大流量Ｑ加大（Ｑj） 渠道加大流量Ｑ 定义：考虑到灌区可能扩大种植面积或改变种植计划， 要求通 过比设计流量更大的流量。 确定：Ｑj＝（1+k）Q设 式中： k为加大系数，取0.1~0.5。 作用：确定渠顶高程； 一般续灌渠道考虑加大流量，轮灌渠道不考虑。 一般续灌渠道考虑加大流量，轮灌渠道不考虑。
金 牛 山 水 库
金 牛 新 站 金 牛 老 站
A ＝ 1 0 .0 0 万 亩
八 百 河 滁 河
南京市六合区金牛山水库联合运行网络图
三、丘陵山区规划布置
布置形式： 布置形式： 干渠一般沿灌区上沿布置，大体上与等高线平行；支渠沿 两溪间的分水岭布置；(下图） 如果灌区内有主要冈岭横贯中部，则干渠可布置于冈脊 上，支渠于干渠两侧分出，控制冈岭两侧坡地。
第 一 节 灌 溉 渠 系 规 划 布 置
第 一 节 灌 溉 渠 系 规 划 布 置
五、圩区的干、支渠布置规划布置 圩区的干、
圩区排水系统一般不只有排水功能，还有蓄水、引水、航运、 养殖等功能。因此是一种综合利用的排水系统，在江苏一般称 为河网。 江苏治圩办法： 原则： 以排为主，兼顾灌溉； 灌排分开，各成系统； 一圩多站，分区灌溉，统一排涝。 方法： 四分开：高低片、内外河、 灌排Fra Baidu bibliotek、水旱田； 两控制：内河水位、地下水位。
第二节 渠系建筑物规划布置
（五）衔接建筑物
当渠道通过坡度较大的地段时，为了防止渠道冲刷，保持渠道 的设计比降，就把渠道分成上、下两段，中间用衔接建筑物联结， 这种建筑物常见的有跌水和陡坡。 一般当渠道通过跌差较小的陡 坎时，可采用水；跌差较大、地形变化均匀时，多采用陡坡
。
跌水
第三节 灌溉渠道流量计算
二、建筑物规划布置
（一）控制建筑物
1、进水闸/引水闸： 布置干渠进口处； 2、分水闸：布置于支渠、斗渠 、农渠进口处；斗、农渠上的 也叫斗、农门； 3、节制闸：截断或 抬高水位。 ①抬高水位， 保证引水； ②轮灌时， 分组轮灌； ③保护险工段， 修建节制闸。
第二节 渠系建筑物规划布置
（二）交叉建筑物
一、流量
1、设计流量Q设
定义：设计年份灌水期间通过的最大流量。即正常工作条件下通过的流量，因 而设计流量也叫正常流量。 作用：确定渠道设计断面（纵坡、底宽、边坡、设计水 深）和渠系配套 建筑物的主要依据； 其它：
AQA → QB B QAB
QB—净流量； QAB—损失流量。 QA＝QAB＋QB
其中： QA—毛流量；
相对性：
QA
A → B C → QAB QBC
QB QC
其中：QB：AB段净流量。同时BC段Q毛。
QB A B Q1 一
支
Q3 C Q2 二
支 三支
2、最小流量 定义：当需要对种植面积较小或灌水定额较小的作物供水时或水源 水量不足时，渠道通过的最小流量。 确定：利用灌水模数图： 一般Ｑmin＝（40~50%）Q设 作用：校核对下一级渠道的控制条件，确定是否需建节制闸；
第 一 节 灌 溉 渠 系 规 划 布 置
四、平原地区灌排渠系规划布置
这类灌区大多位于河流中下游地区的冲积平原，地形平坦 开阔，耕地集中连片。 这些地区的渠系规划具有类似的特点，干渠多沿等高线布置， 支渠垂直等高线布置，
第 一 节 灌 溉 渠 系 规 划 布 置
五、圩区的干、支渠布置规划布置 圩区的干、
四、渠道的工作制度
1、确定渠道的配水方式 渠道的配水方式有续灌和轮灌两种。 所谓续灌即某一级渠道同时向所有下一级渠道配水； 轮灌则是某级渠道逐一或分组地向下一级渠道配水。 2、轮灌组的划分 划分轮灌组的原则是： （1）应使各轮灌组的灌溉面积基本相等，以利于配水； （2）应使轮灌组内的渠道相对集中； （3）尽量使各用水单位受益均衡； （4）不致使渠道流量过大，以减少工程量和降低工程造价； （5）要照顾农业生产条件和群众用水习惯； （6）对已成灌区，还应与渠道的输水能力相适应。
Q农净 =
Q农田净
η田
=
Q
η
2） 推算各级渠道的设计流量(毛流量)。
Q农设＝Q农净 + σ 农损Q农净 L农
1条斗渠下同时工作的农渠数为k条，则：
Q斗净＝kQ农毛
Q斗毛＝Q斗净 + σ 斗 Q斗净 L斗
1条支渠下同时工作的斗渠数为n，则
Q支净＝nQ斗毛
Q支毛＝Q支净 + σ 支 Q支净 L支
式中：
五、渠道各级流量的推算
因为轮灌渠道的输水时间小于灌水延续时间，所以，不能直接根据 设计灌水模数和灌溉面积自下而上的推算渠道设计流量。常用的方法是： 根据轮灌组划分情况自上而下逐级分配末级续灌渠道(一般为支渠)的田 间净流量，再自下而上逐级计入输水损失水量，推算各级渠道的设计流 量。 1、自上而下分配末级续灌渠道的田间净流量 如图（农水书，图4-16），支渠为末级续灌渠道，斗、农渠的轮灌 组划分方式为集中编组，同时工作的斗渠有两条，农渠有四条。为了使 讨论具有普遍性，同时工作的斗渠为n条，农渠为k条，干支渠续灌，斗 农渠轮灌，设灌水率为q设，面积为A支。
第二节 渠系建筑物规划布置
3、涵洞 道路与渠道相交，渠水位低于路面，且流量较小；或渠道与河沟相 交，河沟水位低于渠底且流量不大。则渠采用填方，填方处以涵洞过水。
波纹管涵洞
第二节 渠系建筑物规划布置
4、桥梁 道路与较大的沟渠相交，渠 道水位低于路面，而且流量较 大、水面较宽时，要在渠道上 修建桥梁，满足交通要求
A （%） σ= m 100Q 净
式中： —每km长渠道输水损失系数； σ A、m—土壤透水系数、指数。 （2）计算Q损
Q损＝σ ⋅ L ⋅ Q净
式中 Q损——渠道输水损失流量，m3/s；L——渠道长度，km；
三、渠道水利用系数和渠系水利用系数
既然存在输水损失，则必然存在水的利用率问题。可从以下几个方面讨 论。 1、渠道水利用系数：指渠道的净流量与毛流量的比值称为该渠道的渠道水利 用系数
第二节 渠系建筑物规划布置
渠系建筑物是指与渠道配套的闸、涵、桥、渡槽、倒虹吸、陡坡等 各种建筑物。按其作用的不同，可分为引水、配水、交叉、衔接、泄水、 量水等几种类型。
一、选型和布置原则
1、满足使用要求； 2、尽量联合枢纽形式； 3、采用定型设计和成熟的施工技术条件； 4、方案的经济比较。
第二节 渠系建筑物规划布置
分布在沿江、滨湖低洼地区的圩垸区，地势平坦低洼，河 湖港汊密布，洪水位高于地面，必须依靠筑堤圈圩才能保证正 常的生产和生活，一般没有常年自流排灌的条件，普遍采用机 电排灌站进行提排、提灌。面积较大的圩垸，往往一圩多站， 分区灌溉或排涝。圩内地形一般是周围高、中间低。灌溉干渠 多沿圩堤布置，灌溉渠系通常只有干、支两级
第二节 渠系建筑物规划布置
（三）泄水建筑物（略） 泄水建筑物（
为了防止由于沿渠坡面径 流汇入渠道或因下级(游)渠 道事故停水而使渠道水位突 然升高，威胁渠道的安全运 行，必须在重要建筑物和大 填方段的上游以及山洪入渠 处的下游修建泄水建筑物— 泄水闸，泄放多余的水量。 泄水闸
（四）量水建筑物
量水堰、量水槽等
η 渠道＝
Q净 Q毛
2、渠系水利用系数：灌溉渠系的净流量与毛流量的比值称为渠系水利用系数
η
系
=
η
渠系
== η干 ×η支 ×η斗 ×η农 ×η ×η ×η =η
3、田间水利用系数
η
田
=
Q农 田 净 Q农 净
其中： η田反映了田间水利用率，取0.9~0.98。 4、灌溉水利用系数
η 水=
Q农田净 = η干 ×η支 ×η斗 ×η农 ×η田 Q干毛
1、渡槽 ①渠道穿过河沟，渠底高于最高灌水位或渠底到河面净空满足通航要求； ②渠道穿过道路，渠底到路面满足净空要求； ③渠道穿过洼地，采用高填方不经济。
渡槽内景
第二节 渠系建筑物规划布置
2、倒虹吸 渠道越河、路，渠底高于河面或路面，不能采用渡槽或采用之不经济。 比较： 渡槽：水头损失小，泥沙易处理（可能造价高）； 倒虹吸：水头损失大，泥砂不易处理。
五、渠道各级流量的推算 （1）计算支渠的设计田间净流量。 在支渠范围内，不考虑损失水量的设计田间净流量为：
Q支田净＝A支 q支
（2）由支渠分配到每条农渠的田间净流量：
Q斗田净
Q支田净 = n
Q农田净 =
即：
Q农田净
Q斗田净 k Q支田净 = nk
2、自下而上推算该支渠各级渠道的设计流量 1）计算农渠的净流量。先由农渠的田间净流量计入田间损失水量，求得田 间毛流量，即农渠的净流量。
二、输水损失的估算
输水损失：水面蒸发＜5％，可忽略； 漏水损失＜15％，加强管理可避 免； 渗水损失≥80％。
自由渗流条件下输水损失的估算
自由渗流
自由渗流：不受地下水位影响的渠道渗流，或受地下水位影 响很小的渗流。 发生条件：地下水位较深或地下水出流条件较好。
自由渗流条件下输水损失的估算
自由渗流条件下输水损失计算方法：按经验公式估算 （1）计算每km长渠道输水损失系数：
集中编组 将邻近的几条渠道编为一组，上级渠道按组轮流 供水。采用这种编组方式，上级渠道的工作长度较短，输水损 失水量较小。但相邻几条渠道可能同属一个生产单位，会引起 灌水工作紧张。 插花编组 将同级渠道按编号的奇数或偶数分别编组，上级 渠道按组轮流供水。这种编组方式的优缺点恰好和集中编组的 优缺点相反。