,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,灌溉渠道流量推算,一、渠道流量概述,1、设计流量,在灌溉设计标准下为满足灌溉要求而要求的最大流量,设计流量是渠道的毛流量,是确定渠道断面和建筑物尺寸的主要依据。,灌溉渠道流量推算一、渠道流量概述,1,2、最小流量,设计标准下，渠道发生的最小流量,出现最下灌水定额时发生；,用于水位校核和节制闸位置确定,发生最小流量时，如果下级渠道最小流量时水位低于上级渠道水位，不需要节制闸，否则需要节制闸抬高水位保证下游正常取水。,当最小流量过小时，可通过缩短灌水延续时间的方法增加之。,返回,2、最小流量设计标准下，渠道发生的最小流量返回,2,3、加大流量,考虑其他因素可能出现的附加流量而将设计流量适当扩大,灌溉面积扩大,种植结构调整,降雨径流,用于渠道堤定高程确定,返回,3、加大流量考虑其他因素可能出现的附加流量而将设计流量适当扩,3,二、渠道水量损失,1、水量损失的原因,渠床渗漏,闸门漏水,渠道退水,蒸发损失,人为因素,二、渠道水量损失1、水量损失的原因,4,2、影响水量损失的因素,工程质量,渠道土质、衬砌材料,管理水平,我国0.5左右,每年渗漏水量约2 000亿m,3,。,节水规范：大型灌区不应低于0.55；中型灌区不应低于0.65；小型灌区不应低于0.75；井灌区采用渠道防渗不应低于0.9，采用管道输水不应低于0.95。,国外先进国家可达到0.70.8以上,2、影响水量损失的因素工程质量,5,3、水量损失计算,A土壤透水系数,m透水指数,Q,n,渠道净流量,渠道流量越大，损失比例越小,集中轮灌的依据。,若考虑地下水顶托或渠道防渗时，需乘修正系数或折减系数。,3、水量损失计算A土壤透水系数,6,渠道毛流量计算,Q,毛,Q,净,Q,损,Q,损,LQ,净,渠道的设计流量是渠道的毛流量。,渠道毛流量计算Q毛Q净Q损,7,4、利用经验系数估算输水损失,1）渠道水利用系数,c,=Qn/Qg,C-channal,g-gross,n-net,反映一条渠道的损失情况，或同一级渠道的平均损失情况,2）渠系水利用系数,s,=,干,支,反映灌溉渠系的损失情况,4、利用经验系数估算输水损失1）渠道水利用系数,8,3）田间水利用系数,灌入田间的有效水量与末端固定渠道放水量之比。,与灌水方法和田间工程状况有关；,是反映灌水技术水平的重要指标；,f,=A*m/W,净,4）灌溉水利用系数,水fs,3）田间水利用系数,9,三、渠道工作制度,1、续灌,在一次灌水延续时间内，渠道连续输水,干渠、支渠多采用续灌,优点：,可以使得用水单位受益均匀,避免水量过于集中，减少渠道规模，便于组织生产,三、渠道工作制度1、续灌,10,2、轮灌,同一级渠道在一次灌水延续时间内轮流供水,一般用于斗渠和农渠,在发生最小流量时（支渠流量较小时），支渠可能轮灌,优点,缩短渠道的输水时间，水量集中，减少水量损失,田间渠道流量大，利于提高灌水效率和灌水效果,缺点,渠道流量大，工程量大,影响渠道的均衡受益,2、轮灌同一级渠道在一次灌水延续时间内轮流供水,11,四、渠道设计流量推算,1.轮灌渠道;流量推算,1)根据轮灌组划分,自上而下确定,末级续灌渠道,的田间净流量(不计水量损失需要的流量),A：末级续灌渠道,一般为支渠,Q,支田净,=A,支,q,设,四、渠道设计流量推算1.轮灌渠道;流量推算,12,B：确定支渠控制的每条农渠的田间净流量,轮灌中只有部分农渠同时供水,Q农田净Q,支田净,/（,nK,),C：自下而上推算各级渠道的设计流量,渠道的净流量等于其控制的同时灌溉的下级渠道的毛流量之和,该渠道的设计流量净流量渠道损失水量,损失水量可用经验公式计算，亦可利用经验系数估算，得到各级渠道的渠道水利用系数。,B：确定支渠控制的每条农渠的田间净流量,13,D：对于支渠较多的灌区，可选典型支渠进行计算其支渠水利用系数，作为扩大指标，求其他支渠的设计流量,Q,支渠,Aq/n,支水,D：对于支渠较多的灌区，可选典型支渠进行计算其支渠水利用系数,14,2、续灌渠道设计流量推算,续灌渠道流量可由下级渠道毛流量自下而上推算,一般采用经验公式计算水量损失,续灌渠道由于各渠段流量差异较大，一般采用变断面形式。,设计举例：P103,2、续灌渠道设计流量推算续灌渠道流量可由下级渠道毛流量自下而,15,渠道流量推算举例P104,1。计算典型支渠以下斗、农渠设计流量,A 支渠田间净流量0.864,B 农渠田间净流量和农渠净流量,C 农渠毛流量,D 斗渠净流量和毛流量,2。典型支渠净流量和毛流量,设计净流量,计算长度,渠道流量推算举例P1041。计算典型支渠以下斗、农渠设计流量,16,3、典型支渠的灌溉水利用系数,n,支，水,Q,支田净流,/Q,支毛,n,支，水,n,支,n,d斗,n,农，水,n,田,4、计算其他支渠的设计流量,5、计算干渠的设计流量,各渠段设计流量不同，断面亦应有变化,3、典型支渠的灌溉水利用系数n支，水Q支田净流/Q支毛,17,五、渠道最小流量和加大流量,1、最小流量,以设计灌水率图中最小的灌水模数确定,计算方法系统,2、加大流量,Q,j,=JQ,d,五、渠道最小流量和加大流量1、最小流量,18,第四节 渠道纵横断面设计,渠道纵横断面设计，除满足输水、配水要求外，还应满足渠床稳定要求。,纵向稳定：通过控制渠道底坡实现,平面稳定：控制宽深比,一、设计原理：,采用明渠均匀流公式,第四节 渠道纵横断面设计渠道纵横断面设计，除满足输水、配水,19,二、梯形渠道设计方法,设计要求：工程量小,A：流量一定时，过水断面最小（挖方量小）,B：过水断面一定时，通过流量最大。,若考虑衬砌费用，应为湿周最小。,思考：填方渠道时，最优断面是否工程量最小？,最佳断面,满足A、B条件的横断面,渠道的纵横断面设计不是相互独立的，而是互相联系的。,二、梯形渠道设计方法设计要求：工程量小,20,（一）梯形渠道设计参数确定,1、渠道比降,i,尽量使i与地面坡度一致,满足渠床稳定要求,小于不冲流速,大于不淤流速：多泥沙河流不许考虑。,随着渠道设计流量的减少，底坡逐渐增加,干渠、支渠较缓，斗渠、农渠陡,抽水灌区和平原灌区，渠道底坡宜缓,扩大灌溉面积,减少提水成本,南水北调平坡渠道、河套灌区,（一）梯形渠道设计参数确定1、渠道比降i,21,2、渠床的糙率系数n,1）影响因素,衬砌材料,施工质量,是否有杂草等,2）选择不当可能产生的后果,A：n偏大,B：n偏小,2、渠床的糙率系数n1）影响因素,22,3、渠道边坡系数m,边坡水平投影/垂直投影,与渠道土质、深度有关,大型渠道需要进行边坡稳定性分析后确定,滑坡,渗透压力破坏,3、渠道边坡系数m边坡水平投影/垂直投影,23,4、宽深比,渠道底宽与设计水深之比,选择时考虑因素,A工程量小,大型渠道一般不用最优断面,B 断面稳定,满足不冲、不淤要求,C 通航、养殖等其他要求。,4、宽深比渠道底宽与设计水深之比,24,5、不冲和不淤流速,1）不冲流速,稳定渠道允许的最大平均流速，称为不冲流速,与渠床土壤质地、水流含沙量等有关,由试验确定或经验公式估算,VKQ,0.1,2)不淤流速,渠道挟沙能力随流速减小而降低，当流速达到一定程度时，泥沙开始沉积。泥沙将沉而未沉时的流速为临界不淤流速。,5、不冲和不淤流速1）不冲流速,25,（二）渠道水力计算,1、确定渠道设计参数,设计流量,Q、,底坡,i、,边坡,m、糙率n,不冲、不淤流速Vcs、Vcd,2、选择底宽,b,确定水深,h,3、进行流速校核,4、如果流速不满足稳定要求，重复2步骤,（二）渠道水力计算1、确定渠道设计参数,26,渠道设计方法的改进,1、试算法,从小到大试算水深，直至水深所对应的流量等于设计流量,REAL M,N,I,B,X,R,h,READ(*,*)M,N,I,B,Q,DO 100 H=0.05,10,0.01,A0=(B+M*H)*H,X=B+2*SQRT(1+M*M)*H,R=A0/X,Q0=A0*R*(2/3.0)*SQRT(I)/N,EABS(Q0-Q)/Q0,IF(E.LE.0.001)GOTO 200,100 CONTINUE,WRITE(*,*)H=,H,END,渠道设计方法的改进1、试算法,27,2、迭代公式（梯形渠道）,2、迭代公式（梯形渠道）,28,迭代法程序,REAL M,N,I,B,A,X,R,C,h,WRITE(*,*)INPU M,N,I,B,Q IN ORDER,READ(*,*)M,N,I,B,Q,E=0.1,H1=0.5,K=0,A=(Q*N)*0.6/I*0.3,C=2*SQRT(1+M*M),100 IF(E.GT.0.01)THEN,H2=A*(B+C*H1)*0.4/(B+M*H1),E=ABS(H2-H1)/H1,H1=H2,K=K+1,GOTO 100,ENDIF,WRITE(*,*)H=,H2,WRITE(*,*)K=,K,END,迭代法程序REAL M,N,I,B,A,X,R,C,29,（三）渠道过水断面以上部分设计,1、渠道加大水深,通过加大流量时的水深,渠道底宽已经确定。,2、安全超高,防止风浪引起的漫溢而在加大水位以上的超高,H0.25h,j,+0.2,3、渠道堤顶宽度,方便管理,满足交通要求，按照道路设计,生产道、田间道、支道,（三）渠道过水断面以上部分设计1、渠道加大水深,30,三、渠道横断面结构,1、挖方渠道,坡面防护（水土保持）,深挖渠道采用复式断面,便于施工、汇流,三、渠道横断面结构1、挖方渠道,31,2、填方渠道,填方渠道稳定性差,预留沉降量,排水降低浸润线,2、填方渠道填方渠道稳定性差,32,3、半填、半挖渠道,可以充分利用弃土，减少运输和水土流失，是最佳形式；,挖方量要考虑一定的沉降预留量（1030）,3、半填、半挖渠道可以充分利用弃土，减少运输和水土流失，是最,33,四、渠道纵断面设计,(一）设计目的,满足流量要求（和横断面设计结合，,i,选择）,满足水位控制要求,根据灌溉要求确定渠道空间位置,（二）设计任务,确定不同桩号的设计水位、最小水位和渠顶、渠底线、地面线；,根据堤顶和地面线位置确定渠道位置选择是否合适,若渠道多为填方或填方过高，则可能是渠道位置选择过低，或者渠道底坡过大；,确定渠道建筑物的位置,根据上下游水位确定是否需要建筑物；如水闸、迭水、渡槽等等,四、渠道纵断面设计(一）设计目的,34,（三）设计步骤,1、渠道水位推算,水位要求：满足支流灌溉,控制点A,0,确定的原则：,渠道缓于地面，渠道进水口最难灌，取渠首处高程,渠道陡于地面，渠道末端最难灌溉，取渠尾部高程,（三）设计步骤1、渠道水位推算,35,2、纵断面图绘制（简）,内容：五条线、建筑物、水头损失。,步骤：,1、地面高程线,2、建筑物位置和符号,3、设计水位线,4、渠底线（平行设计水位线减去设计水深）,5、最小水位线（渠底最小水深）,6、堤顶线（渠底线加大水深超高）,7、桩号和高程,2、纵断面图绘制（简）内容：五条线、建筑物、水头损失。,36,3、水位衔接,（1）同级渠道不同渠段水位衔接,A 上下段渠道流量差别不大时，调整渠道宽深比，使其水深一致。,可以同时调整，或调整下级渠道；,减小底宽、底坡均可增加下游水深。,B 上段渠道水位足够时，以下游渠段确定上级渠道渠底。,确定下段渠道渠底和水深，下段渠道与上段渠底平齐（较少）,C上游渠道水位较低无法抬高时，需要抬高下游渠底（不超过15-20cm),3、水位衔接（1）同级渠道不同渠段水位衔接,37,（2）建筑物前后水位衔接,A较短的建筑物（图中是点）可将局部水头和沿程水头损失一并考虑，在建筑物中心位置集中扣除,B 建筑物较长（图中标注长度），在其进出口和长度方向上扣除局部和沿程损失（图）,C跌水可用垂线连接,（2）建筑物前后水位衔接A较短的建筑物（图中是点）可将局部水,38,（3）上下级渠道水位衔接,A、以设计水位为准，上级渠道水位高于下级渠道；,上级渠道设计水深高于下级