灌溉渠道流量确定和设计课件

1、弧形底梯形渠道的水力最佳断面计算步骤：弧形底梯形渠道的水力最佳断面计算步骤：（1）在已知渠道流量）在已知渠道流量Q、渠道比降、渠道比降i、糙率、糙率n的的条件下，选定渠道边坡系数条件下，选定渠道边坡系数m，并计算水力，并计算水力最佳断面的水深最佳断面的水深H0，过水断面面积，过水断面面积A00200)2(HmA8/30)2(542. 1imQnH00Hr 20012mHb00)2(Hm(2)可根据表可根据表1表表4计算不同计算不同值对应的水力参数值对应的水力参数 表表1 实用经济断面实用经济断面Kr值值边坡系数边坡系数m m0.50.51 11.251.251.51.51.751.752 21

2、.011.011.5551.5551.9041.9042.1462.1462.4362.4362.7762.7763.1663.1661.021.021.8321.8322.3652.3652.7342.7343.1763.1763.6933.6934.2874.2871.031.032.0632.0632.7572.7573.2353.2353.8093.8094.4794.4795.2485.2481.041.042.2712.2713.1143.1143.6943.6944.3884.3885.25.26.1326.132表表2 2 水力最佳断面与实用经水力最佳断面与实用经济断面水深比济

3、断面水深比H0/HH0/H边坡系数边坡系数m m0.50.51 11.21.25 51.51.51.71.75 52 21.01.01 11.11.14 41.11.15 59 91.11.16 64 41.11.16 67 71.11.16 69 91.11.17 71 11.01.02 21.11.19 93 31.21.22 22 21.21.22 29 91.21.23 35 51.21.23 38 81.21.24 41 11.01.03 31.21.22 29 91.21.26 68 81.21.27 78 81.21.28 85 51.21.29 91.21.29 93 3表表3

4、 3 实用经济断面的实用经济断面的b/Hb/H边坡系数边坡系数m m0.50.51 11.251.251.51.51.751.752 21 11.7891.7891.4141.4141.2491.2491.1091.1090.9920.9920.8940.8941.011.012.7822.7822.6932.6932.6812.6812.7032.7032.7542.7542.8322.8321.021.023.2773.2773.3453.3453.4163.4163.5233.5233.6653.6653.8343.8341.031.033.6913.6913.8993.8994.042

5、4.0424.2254.2254.4444.4444.6944.6941.041.044.0634.0634.4044.4044.6154.6154.8684.8685.165.165.4885.488表表4 4 实用经济断面与水力最佳断面湿周比值实用经济断面与水力最佳断面湿周比值/0/01 11.011.011.021.021.031.031.041.04/0/01 11.0251.0251.051.051.0771.0771.1031.1030222/512)122()2(HmKrmmmHKrHr 21/2mrb0AA02/5（3）用下式计算不同）用下式计算不同值的各项实用经济断面指标值的

6、各项实用经济断面指标（4）对不同）对不同值的实用经济断面进行综合值的实用经济断面进行综合比较确定选用方案比较确定选用方案2.2.渠道的纵断面设计渠道的纵断面设计: :灌溉渠道不仅要满足输送设计流量的要求，还要满足水位灌溉渠道不仅要满足输送设计流量的要求，还要满足水位控制的要控制的要求。横求。横断面设计通过水力计算确定了能通过设计流量的断面尺寸，满足了前一个断面设计通过水力计算确定了能通过设计流量的断面尺寸，满足了前一个要求。纵断面设计的任务是根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置，先确要求。纵断面设计的任务是根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置，先确定不同桩号处的设计水位高程，再根据设计水位确定渠底

7、高程、堤顶高程、定不同桩号处的设计水位高程，再根据设计水位确定渠底高程、堤顶高程、最小水位等。最小水位等。(1) (1) 灌溉渠道的水位推算：灌溉渠道的水位推算：为了满足自流灌溉的要求，各级渠道取水口或为了满足自流灌溉的要求，各级渠道取水口或分水口处都应具有足够的水位高程。这个水位是根据灌溉面积上控制点的分水口处都应具有足够的水位高程。这个水位是根据灌溉面积上控制点的高程加上各种水头损失，自下而上逐级推算出来的。水位公式为：高程加上各种水头损失，自下而上逐级推算出来的。水位公式为： H H进进 = A= A0 0 +h + Li + +h + Li + 式中：式中：H H进进为渠道进水口处的设

8、计水位为渠道进水口处的设计水位(m)(m)；A A0 0为渠道灌溉范围内较高、较为渠道灌溉范围内较高、较难灌到水的地面高程难灌到水的地面高程(m)(m)，可保证，可保证8585以上的面积可自流灌溉；以上的面积可自流灌溉；h h 为控制为控制点地面与附近末级固定渠道设计水位的高差，一般取点地面与附近末级固定渠道设计水位的高差，一般取0.1-0.2m0.1-0.2m； L L为各级为各级渠道的长度渠道的长度(m)(m)；i i为渠道的比降；为渠道的比降；为水流通过渠系建筑物的水头损失为水流通过渠系建筑物的水头损失(m)(m)。地面坡度较陡的灌区渠道水位推算地面坡度较陡的灌区渠道水位推算 当灌区坡度

9、较陡（陡于当灌区坡度较陡（陡于1/1000），渠首），渠首水位已确定时，可根据渠首水位，参照水位已确定时，可根据渠首水位，参照各渠道纵断面图，自上而下逐级确定水各渠道纵断面图，自上而下逐级确定水面线即可。面线即可。一般能满足自流灌溉要求的各级渠道水位高出地一般能满足自流灌溉要求的各级渠道水位高出地面的最小高度面的最小高度（1）农渠水位高出地面一般不应小于）农渠水位高出地面一般不应小于0.20.25m，对局部高地允许与地面相等或稍低；，对局部高地允许与地面相等或稍低；（2）支斗渠水位高出地面一般不应小于）支斗渠水位高出地面一般不应小于0.25-0.3米，在无分出下级渠道的渠段，允许低于米，在无分

10、出下级渠道的渠段，允许低于地面地面（3）干渠一般按平行于等高线布置，只要下级）干渠一般按平行于等高线布置，只要下级渠道出口处水位高于地面渠道出口处水位高于地面0.3-0.5米，即能满米，即能满足自流灌溉要求，其他渠段允许低于地面。足自流灌溉要求，其他渠段允许低于地面。(2)(2)渠道纵断面设计中的水位衔接渠道纵断面设计中的水位衔接: :渠道纵断面的水位渠道纵断面的水位衔接是处理渠道与建筑物、渠道上下段和上下级之间衔接是处理渠道与建筑物、渠道上下段和上下级之间的水位关系问题。的水位关系问题。 1)1)不同渠段间的水位衔接。不同渠段间的水位衔接。由于渠段沿途分水，渠由于渠段沿途分水，渠道流量逐渐减

11、小，渠道过水断面亦随之减小，为了使道流量逐渐减小，渠道过水断面亦随之减小，为了使水位衔接，可以改变水深或底宽。衔接位置一般结合水位衔接，可以改变水深或底宽。衔接位置一般结合配水枢纽或交叉建筑物布置，并修建足够的渐变段，配水枢纽或交叉建筑物布置，并修建足够的渐变段，保证水流平顺过渡。当水源水位较低，既不能降低下保证水流平顺过渡。当水源水位较低，既不能降低下游的设计水位高程，也不能抬高上游的设计水位高程游的设计水位高程，也不能抬高上游的设计水位高程时，不得不抬高下游渠底高程，为了减少不利影响，时，不得不抬高下游渠底高程，为了减少不利影响，下游渠底升高的高度不应大于下游渠底升高的高度不应大于1520

12、cm1520cm。第五节第五节 灌溉渠道系统设计灌溉渠道系统设计(2)(2)渠道纵断面设计中的水位衔接渠道纵断面设计中的水位衔接: : 2)2)建筑物前后的水位衔接。建筑物前后的水位衔接。渠道上的交叉建筑物渠道上的交叉建筑物( (渡槽、隧洞、渡槽、隧洞、倒虹吸等倒虹吸等) )一般都有阻水作用，会产生水头损失，在渠道纵断一般都有阻水作用，会产生水头损失，在渠道纵断面设计时，必须予以充分考虑。如建筑物较短，可将进、出口面设计时，必须予以充分考虑。如建筑物较短，可将进、出口的局部水头损失和沿程水头损失累加起来的局部水头损失和沿程水头损失累加起来( (通常采用经验数值通常采用经验数值) )，在建筑物的

13、中心位置集中扣除。如建筑物较长，则应按建筑物在建筑物的中心位置集中扣除。如建筑物较长，则应按建筑物位置和长度分别扣除其进、出口的局部水头损失和沿程水头损位置和长度分别扣除其进、出口的局部水头损失和沿程水头损失。失。 跌水上、下游水位相差较大，由下落的弧形水舌光滑联接。跌水上、下游水位相差较大，由下落的弧形水舌光滑联接。但在纵断面图上可以简化，只画出上、下游渠段的渠底和水位，但在纵断面图上可以简化，只画出上、下游渠段的渠底和水位，在跌水所在位置处用垂线联接。在跌水所在位置处用垂线联接。 3)3)上、下级渠道的水位衔接。上、下级渠道的水位衔接。在渠道分水口处，上、下级渠道的水位应有在渠道分水口处，

14、上、下级渠道的水位应有一定的落差，以满足分水闸的局部水头损失。即以设计水位为标准，上级一定的落差，以满足分水闸的局部水头损失。即以设计水位为标准，上级渠道的设计水位高于下级渠道的设计水位，以此确定下级渠道的渠底高程。渠道的设计水位高于下级渠道的设计水位，以此确定下级渠道的渠底高程。若当上级渠道输送最小流量时，相应的水位可能不满足下级渠道引取最小若当上级渠道输送最小流量时，相应的水位可能不满足下级渠道引取最小流量的要求，就需要在上级渠道该分水口的下游修建节制闸，把上级渠道流量的要求，就需要在上级渠道该分水口的下游修建节制闸，把上级渠道的最小水位从原来的的最小水位从原来的HminHmin升高到升高

15、到HminHmin，使上、下级渠道的水位差等于分，使上、下级渠道的水位差等于分水闸的水头损失水闸的水头损失 ，以满足下级渠道引取最小流量的要求，如下图，以满足下级渠道引取最小流量的要求，如下图(a)(a)所示。所示。如果水源水位较高或上级渠道比降较大，也可以最小水位为配合标准，抬如果水源水位较高或上级渠道比降较大，也可以最小水位为配合标准，抬高上级渠道的最小水位，使上、下级渠道的最小水位差等于分水闸的水头高上级渠道的最小水位，使上、下级渠道的最小水位差等于分水闸的水头损失吁，以此确定上级渠道的渠底高程和设计水位，见图损失吁，以此确定上级渠道的渠底高程和设计水位，见图339(b)339(b)。分

16、水闸上游水位的升高可用两种方式来实现：分水闸上游水位的升高可用两种方式来实现： 拾高渠道水位，不变渠道比降；拾高渠道水位，不变渠道比降；不变渠道水位，减缓上级渠道比不变渠道水位，减缓上级渠道比降。降。线表示按原拟定的干渠比降线表示按原拟定的干渠比降所定出的干渠设计水位线。但当水所定出的干渠设计水位线。但当水源引水高程不能满足由各支渠分水源引水高程不能满足由各支渠分水口水位推出的干渠设计水位时，就口水位推出的干渠设计水位时，就要设法调整干渠设计水位线。一般要设法调整干渠设计水位线。一般可采用以下两种办法：一是保持可采用以下两种办法：一是保持原干渠比降放弃分水口水位较高的支渠内部分高地的自流灌溉，

17、干渠设计水位原干渠比降放弃分水口水位较高的支渠内部分高地的自流灌溉，干渠设计水位线改为上图中的线改为上图中的线。二是将干渠比降放缓，使干渠设计水位线如上图中线。二是将干渠比降放缓，使干渠设计水位线如上图中线，线，既能满足各支渠不同要求，又不超过水源引水高程。这种做法的优点是能保证既能满足各支渠不同要求，又不超过水源引水高程。这种做法的优点是能保证全灌区自流灌溉，但将干渠比降改缓后，要重新校核干渠流速。全灌区自流灌溉，但将干渠比降改缓后，要重新校核干渠流速。 (3)(3)渠道纵断面图的绘制渠道纵断面图的绘制: :渠道纵断面图包括沿渠地面高程线、渠道设计水位线、渠道最低水位线、渠渠道纵断面图包括沿渠地面高程线、渠道设计水位线、渠道最低水位线、渠底高程线、堤顶高程线、分水口位置、渠道建筑物位置及其水头损失等。渠底高程线、堤顶高程线、分水口位置、渠道建筑物位置及其水头损失等。渠道纵断面图按以下步骤绘制：道纵断面图按以下步骤