灌溉渠道系统规划设计

灌溉渠道系统规划设计

第一节灌溉渠道系统规划布置

一、任务

1、供水、引水、配水

要求：对水源供水状况进行调节

对水位、水量有控制，调节能力

控制流速，使渠道达到防冲，防淤

二、系统分类

1、组成：1）水源和引水部分：

水源：水库、湖泊、河流、井、泵

建筑物：要求有调节、控制能力（闸、坝、抽水站）

2）输水配水系统：

把渠道分为五个等级：总干渠、干渠、支渠、斗渠、农渠，

其中，总干渠、干渠、支渠输水；斗渠、农渠配水。

3）田间渠道系统：农渠、毛渠、灌水畦[qí]

通常是：干、支、斗、农、毛。大的有总干渠，较小的有灌水畦

4）排水泄水系统：干、支、斗、农、毛沟

2、分类：从结构上分：明渠、暗渠

按建筑材料分：土渠、砖石砌渠、砼渠、水泥管

按开挖方式分：挖方渠道、填方渠道

三、渠道系统布置

1、布置原则：总的来说，要求投资少、效益大、渠线尽可能小，输水速度快、

沿线地质无严重渗漏或坍塌现象

2、平原布置为例，说明其布局原则，见教材

3、布置：田间渠道系统一般为沟、路、渠相邻或相间布置。

第二节渠道系统设计流量的确定

渠道设计流量是渠道所控制灌溉范围内农作物的灌溉净流量和渠道损失流量之和，即：

Q设＝Q净+Q损

一、渠道净流量

1、Q 净 = q 次大 A （立方米/秒）

q 次大 ：灌区次大灌水率 （米3/秒/万亩）， A ：灌溉面积（万亩）

2 、Q 净= m1A1 + m2A2 +…/ 86400t （立方米/秒）

或： 式中：M 综—综合灌溉定额（米3/亩）， T —作物允许灌水延续天数。 二、渠道损失流量

四、渠道的加大流量和渠道的最小流量

1、加大流量：当灌溉区的灌溉面积扩大或出现特大干旱或上游渠道出现失事情况

Q 加大=Q 设(1~1.3)

2、渠道最小流量：当灌溉区某一种作物需灌溉或某一支渠需灌溉 Q 最小=0.4Q 设

渠道一般都应考虑设计流量、加大流量和最小流量 第三节 渠道纵横断面设计 一、渠道横断面的设计

100

净

损Q L Q ⨯⨯=

σ （米3/秒）

L ：渠道长度

σ：每公里长渠道渗水损失占所通过净流量的百分比，根据土壤性质确定

m

Q D

净

＝

σ (σ、D 、m 值见教材) 2、通过测定损失直接确定渠道设计流量 设

净＝

Q Q η

三、渠道设计流量

损净设＝Q Q Q + (大型) 或：η

净

设＝

Q Q (中小型)

t

86400⋅⋅A M Q 综

净

＝

T i i i 64.8m q ⋅α＝

(一) 断面形状

1、按几何形状和材料分为：梯形(大多数土渠)、矩形(砼渠、石渠)、半圆形(砼渠)

2、按开挖宽深比：窄深式：挖方省、占地少、渗漏小、但渠床不稳，施工不便

宽浅式：渠床稳定，施工容易，水流稳定但占地多。

3、按断面方式分为：单式断面、复式断面

4、按渠道填挖数量分 ：填方渠道、挖方渠道 （二）渠道横断面设计 1、断面组成： 以梯形渠道为例

m ：为渠道边坡系数； 纵坡比降i

渠堤宽度：渠道堤顶宽度可依据流量及渠岸高度的大小或交通要求而定 渠道安全超高：超高设计水位与堤顶高之间的高差 边坡系数见表4-3；

比降范围：干支渠：1/500～1/2500;

斗 渠：1/200～1/1500; 引 渠：按地形和流量确定。

2、渠道水力计算

明渠均匀流：指渠道断面形状、尺寸、渠底坡降、糙率都沿水流方向不变，则

任一断面的水深 h 0 ，流速v ，流速分布都不变，此种水流流 态称明渠均匀流。一般渠道为人工开挖，水流流态为明渠均匀流。

明渠均匀流计算公式：

式中：ω —过水横断面积 m 2，梯形ω＝（b+mh ）h ，矩形 ω＝bh （m 2） C —流速系数 I —纵坡渠道坡降 v —流速 米/秒

21

32n 1

i R i R C Q ⋅⋅=⋅⋅=ωω （米3/秒）

(V t

L t V Q ⋅=⋅==

ωω)

3、最优水力断面 2

13

2i

R

h i R C

Q ⋅⋅⋅=⋅⋅=ωω

当ω，i ，n 不变，希望Qmax ，则Rmax ；而X

R ω

=，要使水力半径R 最大 ，则有湿周

Xmin 。 ∵

212m h b X ++=（以梯形渠道为例），b 可以通过公式h mh b )(+=ω，有mh h

b -=

ω

。

代入上式得212m h mh h

X +⋅+-=

ω

，取极值

2212m m h

dh dx +⋅+--=ω

，并令

0dh

dx

＝；将h mh b )(+=ω代入上式，整理得： 0m 12-m h mh

b 2=+++，进一步整理，

得：

)1(22m m h

b

-+= 所以，最优水力断面宽深比：)1(22m m h

b

-+==α，或)1(2h b 2m m -+=，对于矩形渠道2

h X

R =

=

ω

X

W R =

X ——湿周 矩形：h b X 2+= 梯形：

212m h b X ++=

n 和R 均反映渠道过水能力的大小

曼宁公式：61

1

R n C =

巴甫洛夫斯基公式：Y

R n

C 1=,

其中当R ＜1米时，Y ＝1.5n ；当R ＞1米时，Y ＝1.3n 。

n ——粗糙系数，反映渠道护面材料粗糙程度

R ——水力半径