第四章渠道灌溉系统4-4(园艺)

1、1灌溉排水工程学灌溉排水工程学4-4水利科学与工程学院徐英2内容提要田间工程田间工程输配水工程输配水工程田间渠系的布置田间渠系的布置渠道横断面设计渠道横断面设计渠渠 道道 灌灌 溉溉 系系 统统 水源（或渠首）工程水源（或渠首）工程渠系渠系及渠及渠系建系建筑物筑物规划规划渠渠道道设设计计渠道流量推算渠道流量推算渠道纵断面设计渠道纵断面设计地面灌概地面灌概条田、格田的规划条田、格田的规划3第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道断面设计的基本要求：灌溉渠道断面设计的基本要求：有足够输水能力，有稳定的渠床有足够输水能力，有稳定的渠床具有足够的水位，衔接平顺具有足够的水位，衔接

2、平顺渗漏损失小，灌溉水利用系数高；占地少，渗漏损失小，灌溉水利用系数高；占地少，工程量小，投资少；易于施工，方便管理。工程量小，投资少；易于施工，方便管理。渠道断面设计：渠道断面设计：横断面设计：确定横断面设计：确定渠道边坡、底宽、水深渠道边坡、底宽、水深等等纵断面设计：确定设计水位线、渠底线、堤纵断面设计：确定设计水位线、渠底线、堤顶高程线等顶高程线等4 梯形断面（包括土渠） 弧形底梯形断面 弧形坡脚梯形断面 复合形断面 U形断面 矩形断面 城门洞形暗渠 箱形暗渠 正反拱形暗渠 圆形暗渠渠道的横断面渠道的横断面防渗渠道的断面形式防渗渠道的断面形式5 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道

3、纵横断面设计（一）基本公式（明渠均匀流公式）（一）基本公式（明渠均匀流公式）对于梯形断面渠道对于梯形断面渠道:RiACAVQ一、渠道横断面设计一、渠道横断面设计hmhbA)(212mhbP湿周：PAR 611RnC 6 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计（一）基本公式（一）基本公式 对于梯形断面渠道，则：对于梯形断面渠道，则：imhbnhmhbQ3223512一般已知一般已知Q,拟定参数拟定参数 m, n, i, 求求b ,h 一、渠道横断面设计7 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计833532212immnQh设设一般已知一般已知Q,拟定参数拟定参数

4、m, n, , i, 求求b ,h 一、渠道横断面设计一、渠道横断面设计（一）基本公式（一）基本公式 对于梯形断面渠道，引入宽深比对于梯形断面渠道，引入宽深比 =b/h设设， 则：则：8 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计（二）设计参数确定（二）设计参数确定 渠底比降渠底比降 定义：单位渠长的渠底降落值。定义：单位渠长的渠底降落值。 重要性重要性 确定，考虑的因素：确定，考虑的因素： a. 地面坡度地面坡度 b. 设计流量设计流量c. 渠床土质渠床土质 d. 渠道含沙量渠道含沙量e. 下级渠道分水点水位要求（下级渠道分水点水位要求（确定确定）一、渠道横断面设计9 第四节第四

5、节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计（二）设计参数确定（二）设计参数确定 渠床糙率渠床糙率 定义：反应渠床粗糙程度的技术参数定义：反应渠床粗糙程度的技术参数 确定确定n n，需考虑的因素：，需考虑的因素： 流量流量2. 2. 渠床土质、施工质量、养护情况渠床土质、施工质量、养护情况一、渠道横断面设计一、渠道横断面设计请思考：取值偏大会造成什么后果？请思考：取值偏大会造成什么后果？ 取值偏小会造成什么后果？取值偏小会造成什么后果？确定确定P10910 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计（二）设计参数确定（二）设计参数确定 边坡系数边坡系数 定义：表示渠道边坡倾斜程度的

6、指标定义：表示渠道边坡倾斜程度的指标 确定确定m m，需考虑的因素：，需考虑的因素： 渠床土质：土质好，小渠床土质：土质好，小3. 3. 流量和水深：流量大，水深大，则流量和水深：流量大，水深大，则大大一、渠道横断面设计一、渠道横断面设计请思考：请思考：m取值偏大会造成什么后果？取值偏大会造成什么后果？ m取值偏小会造成什么后果？取值偏小会造成什么后果？1m确定确定P11011 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计 宽深比宽深比: : 即即 / h/ h设设 水力最优断面宽深比水力最优断面宽深比 水力最优断面：在渠道比降和渠床糙率一水力最优断面：在渠道比降和渠床糙率一定的条件

7、下，通过设计流量所需的最小过定的条件下，通过设计流量所需的最小过水断面。水断面。 水力最优断面特点水力最优断面特点: : 断面窄深；土方量小断面窄深；土方量小 适用适用: :小型渠道、石方渠道和衬砌渠道等小型渠道、石方渠道和衬砌渠道等。 宽深比：宽深比：mm2012一、渠道横断面设计一、渠道横断面设计12 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计宽深比宽深比 满足渠道断面相对稳定的宽深比满足渠道断面相对稳定的宽深比 相对平稳：不冲不淤或冲淤平衡相对平稳：不冲不淤或冲淤平衡 对于一般渠道：对于一般渠道： 3Q设设0.25 m h=0.85Q设设1/3 多沙河流上引水的渠道多沙河流上

8、引水的渠道: h=0.76Q设设1/3 Q设设 1.5m3/s 时时 = 2.8Q设设0.1 m Q设设=1.550m3/s 时时 = 2.6Q设设0.25 m一、渠道横断面设计一、渠道横断面设计13 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计 宽深比宽深比 实用经济断面宽深比实用经济断面宽深比 实用经济断面特点：实用经济断面特点：较宽浅，过水能较宽浅，过水能力较大力较大 实用经济断面适合：实用经济断面适合：较常采用，特别较常采用，特别是大中型渠道是大中型渠道一、渠道横断面设计一、渠道横断面设计14 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计 实用经济断面宽深比实用经济

9、断面宽深比的估算的估算： 拟定偏离系数拟定偏离系数 : 计算水深比计算水深比 : 计算宽深比计算宽深比 : 1425mmm2212一、渠道横断面设计一、渠道横断面设计优经AA优经hh一般取一般取 =1.011.0415一、渠道横断面设计 宽深比宽深比 满足通航条件的宽深比满足通航条件的宽深比 一般水面宽度大于船舶宽度的一般水面宽度大于船舶宽度的2.6倍倍 船底以下水深应大于船底以下水深应大于1530cm 一般较为宽浅，即宽深比较大一般较为宽浅，即宽深比较大16 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计（二）设计参数确定（二）设计参数确定 渠道不冲流速、不淤流速渠道不冲流速、不淤流

10、速 不淤流速不淤流速 5. 不冲流速不冲流速不冲设不淤VVVQCV0不淤C0 不於系数不於系数（表（表6-22）C1根据泥沙性质确定的系数根据泥沙性质确定的系数（表（表6-23）4.0CRV不冲 K 耐冲系数，查表耐冲系数，查表6-19一、渠道横断面设计对于清水渠对于清水渠,为防止杂草生长为防止杂草生长,大型渠道大型渠道取取V最小最小=0.5m/s， V最小最小=小型渠道小型渠道0.30.4m/s；很小的清水渠道很小的清水渠道V最小最小=0.2m/s1.0设不冲KQVRCV1不淤17 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计（三）横断面计算（三）横断面计算 计算设计底宽和设计水深

11、计算设计底宽和设计水深设设 假定假定b，试算，试算 （教材）（教材）注意步骤（注意步骤（P114例例4-2）一、渠道横断面设计渠道水力计算主要任务：确定满足输水渠道水力计算主要任务：确定满足输水能力和渠床稳定条件的渠道底宽和设计水深。能力和渠床稳定条件的渠道底宽和设计水深。imhbnhmhbQ322351218 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计833532212immnQh设设一、渠道横断面设计（三）横断面计算三）横断面计算 计算设计底宽和设计水深计算设计底宽和设计水深设设 图解法图解法(参见水力学教材参见水力学教材) ） 先估算或拟定宽深比，则：先估算或拟定宽深比，则：

12、注意：注意：步骤步骤渠道横断面设计步骤：渠道横断面设计步骤： 拟定或估算各设计参数（、拟定或估算各设计参数（、等）等） 计算设计水深和底宽（、）计算设计水深和底宽（、）校核不冲不淤；发生冲刷或淤积，校核不冲不淤；发生冲刷或淤积，则主要调整（则主要调整（ ？），然后转向），然后转向，直至满足。，直至满足。19 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计（三）横断面计算（三）横断面计算计算加大水深和最小水深计算加大水深和最小水深 试算法试算法 图解法图解法诺模图诺模图迭代法迭代法imhbnhmhbQ3223512加大加大加大加大一、渠道横断面设计imhbnhmhbQ3223512最小最

13、小最小最小注意：应按加大流量校核不冲注意：应按加大流量校核不冲流速，最小流量校核不淤流速，最小流量校核不淤流流 速。轮灌渠道无加大速。轮灌渠道无加大流量。流量。20 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计2.041加大hh（四）确定安全超高、堤顶（渠岸）宽（四）确定安全超高、堤顶（渠岸）宽 渠道安全超高：渠道安全超高：堤顶堤顶（渠岸）（渠岸）宽度：宽度：3.0加大hD如与主要交通道路结合，按交通要求确定如与主要交通道路结合，按交通要求确定。一、渠道横断面设计21（五）横断面设计步骤（五）横断面设计步骤 拟定或估算各设计参数、拟定或估算各设计参数、等等 计算计算设设、设设，校核不

14、冲不淤流速，校核不冲不淤流速 计算最小水深和加大水深，校核流速。计算最小水深和加大水深，校核流速。 确定安全超高、堤顶宽。确定安全超高、堤顶宽。1. 绘制渠道横断面图（绘制渠道横断面图（见图见图）。）。 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计一、渠道横断面设计22课外作业：自学“渠道横断面的结构” l填方渠道填方渠道应用条件：渠道通过低地、坡度平缓地带或沟溪时，有应用条件：渠道通过低地、坡度平缓地带或沟溪时，有时采用填方渠道；时采用填方渠道；设计中应考虑的主要问题：防止渠道滑坡和渗漏设计中应考虑的主要问题：防止渠道滑坡和渗漏l挖方渠道挖方渠道应用条件：一般输水渠道，如干、支渠。

15、应用条件：一般输水渠道，如干、支渠。设计中应考虑的主要问题：是防止渠道塌坡、处理好边设计中应考虑的主要问题：是防止渠道塌坡、处理好边坡排水问题、合理安排弃土坡排水问题、合理安排弃土l半填半挖方渠道半填半挖方渠道应用条件：支渠以下的配水渠道一般采用；应用条件：支渠以下的配水渠道一般采用；设计中应考虑的主要问题：渠道最好使填方量和挖方量设计中应考虑的主要问题：渠道最好使填方量和挖方量基本相等，并考虑填方的沉降量和挖方中不宜作填方的基本相等，并考虑填方的沉降量和挖方中不宜作填方的土料量。土料量。内容：内容： 断面结构形式断面结构形式 应用条件应用条件 设计中考虑的主要问题设计中考虑的主要问题2324

16、结 束25堤顶宽和安全超高参考表（无交通要求时）堤顶宽和安全超高参考表（无交通要求时） 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计项目田间毛渠固定渠道流量（m3/s）50超高(m)0.10.20.20.30.20.30.30.40.40.50.60.8堤顶宽(m)0.20.50.50.80.81.01.01.51.52.02.02.52.53.03.03.5有交通要求时，堤顶宽：汽车有交通要求时，堤顶宽：汽车68m，拖拉机，拖拉机5m，大车大车34m，架子车，架子车2m。26 第四节第四节 灌溉渠道纵横断面设计灌溉渠道纵横断面设计渠道比降一般数值渠道比降一般数值渠道级别渠道级别干渠干渠支渠支渠斗渠斗渠农渠农渠平原灌区平原灌区1/50001/100001/30001/70001/20001/50001/10001/3000丘陵灌区丘陵