如何設(shè)計(jì)灌溉渠道的斷面

1、如何設(shè)計(jì)灌溉渠道的斷面鐘國(guó)梁貴州省安龍縣龍廣鎮(zhèn)水利管理站 摘要：系統(tǒng)掌握灌溉渠道的設(shè)計(jì)方法，從何入手，怎樣確定渠道過(guò)水?dāng)嗝娲笮　?關(guān)鍵詞：灌溉渠道 斷面 設(shè)計(jì)隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)田水利建設(shè)的設(shè)計(jì)要求科學(xué)、規(guī)范、合理。工程設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，直接關(guān)系到工程質(zhì)量、投資、效益。針對(duì)灌溉渠道設(shè)計(jì)通過(guò)本人十余年的工作摸索、實(shí)踐、總結(jié)。應(yīng)從如下幾個(gè)方面考慮：一、確定灌溉面積，求出灌溉凈流量灌溉面積的確定，是渠道設(shè)計(jì)的首要條件，確定了灌溉面積，掌握這塊面積上灌水定額（指單位灌溉面積上，一次灌水的水量），灌水歷時(shí)，求得某一時(shí)期渠道應(yīng)通過(guò)的凈流量。根據(jù)公式：Q凈=( ms)/(3600Tt) =(666.7s

2、h)/(3600Tt) （立方米/秒）求出Q凈。式中：m灌水定額（立方米/秒） S灌溉面積（畝） T灌水天數(shù) T每天灌水的小時(shí)數(shù) h灌水層厚度(米)二、渠道測(cè)量、渠道測(cè)量的主要內(nèi)容是：踏勘選線、中線測(cè)量、縱橫斷面測(cè)量。1、踏勘選線 踏勘選線的任務(wù)，是根據(jù)水利工程規(guī)劃所定的渠線方向，引水高程和灌溉面高程，在實(shí)地確定一條既經(jīng)濟(jì)又合理的渠道中線位置。沿所定渠道方向布設(shè)四等水準(zhǔn)路線，進(jìn)行四等水準(zhǔn)測(cè)量，每隔12km左右設(shè)置一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，點(diǎn)位靠近渠道，既要便于日后用來(lái)測(cè)定渠道高程，又要能夠長(zhǎng)期保存而不會(huì)因施工而遭到破壞。 2、中線測(cè)量渠道中線測(cè)量的任務(wù)主要是在渠道起迄點(diǎn)間進(jìn)行定線，測(cè)定渠線度，用一系列的里程

3、樁標(biāo)定渠線經(jīng)過(guò)的位置。從渠道起點(diǎn)開(kāi)始，朝著終點(diǎn)或轉(zhuǎn)折點(diǎn)方向用花桿和皮卷尺進(jìn)行定線和量距。按照規(guī)定間距（一般50m或100m）打樁標(biāo)定中線位置，用水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)定一下樁位高程，看渠線位置是否偏低或偏高。根據(jù)公式：（進(jìn)h）-i確定樁位高程。式中：HAA點(diǎn)高程 H進(jìn)渠道進(jìn)水底板高程 H設(shè)計(jì)渠深（包括水深和安全超高） i設(shè)計(jì)比降，i=h/d=tga DA高渠首距離。3、縱橫斷面測(cè)量渠道縱橫斷面測(cè)量的目的，是為了了解渠道沿線一定寬度范圍內(nèi)的起伏情況，為渠道設(shè)計(jì)、施工提供基本資料。（一）縱斷面測(cè)量縱斷面測(cè)量的任務(wù)就是用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)量渠道中線各里程樁和加樁的地面高程。進(jìn)行縱斷面水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，應(yīng)利用渠道沿線布置

4、的水準(zhǔn)點(diǎn)，將渠線分成許多段，每段分別與鄰近兩端的水準(zhǔn)點(diǎn)組成附合水準(zhǔn)路線，然后，從首段開(kāi)始，逐段進(jìn)行施測(cè)，附和水準(zhǔn)路線的長(zhǎng)度應(yīng)不超過(guò)2km，高程閉合差應(yīng)不大于 40L mm(L 為附和路線長(zhǎng)，以km計(jì))；閉合差不用調(diào)整，但超限時(shí)必須反工。在每一個(gè)測(cè)站上，標(biāo)尺至水準(zhǔn)儀的距離應(yīng)不超過(guò)150m；觀測(cè)和記錄應(yīng)按樁號(hào)順序進(jìn)行，先讀取后視轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)，再依次讀取各視點(diǎn)讀數(shù)，最后讀取前視轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)（轉(zhuǎn)點(diǎn)樁位地面可放置尺墊），采用視線高法計(jì)算各點(diǎn)的高程。轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)和高程計(jì)算取至毫米，間視讀數(shù)和高程計(jì)算取至厘米。（二）橫斷面測(cè)量橫斷面測(cè)量的任務(wù)，是在里程樁和加樁位置上測(cè)定垂直于渠線方向的各坡度變化點(diǎn)對(duì)樁位地面的平距和高差

5、。進(jìn)行橫斷面測(cè)量，須先用目估法或十字架定與渠線垂直的斷面方向，然后從里程樁或加樁起，用兩根華桿在此方向按平置法測(cè)量相鄰兩地面點(diǎn)間的平距和高差。高差和平距都取至分米。三、渠道設(shè)計(jì)1、渠道的設(shè)計(jì)流量渠道過(guò)水?dāng)嗝娉叽绲拇笮?，主要決定于要求通過(guò)的設(shè)計(jì)流量的大小。渠道的流量是根據(jù)每條渠道控制的灌溉面積決定的。根據(jù)灌溉面積所求出的凈流量，考慮到渠系有效利用系數(shù)c，常取0.60.85。求出設(shè)計(jì)流量為： Q設(shè)計(jì)=Q凈/ c （立方米/秒）2、渠道橫斷面設(shè)計(jì)渠道設(shè)計(jì)流量確定后，需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題是根據(jù)設(shè)計(jì)流量，通過(guò)水力計(jì)算，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的渠道斷面。（一） 渠道的水力計(jì)算渠道的水力計(jì)算用明渠勻流公式進(jìn)行的。渠

6、道水力計(jì)算的任務(wù)主要是解決渠道的過(guò)水能力問(wèn)題，即設(shè)計(jì)渠道的斷面尺寸，以保證通過(guò)所需的流量，或校核渠道是否滿(mǎn)足輸水流量要求等。根據(jù)公式：Q=WV 式中：Q流量以立方米/秒計(jì)； W過(guò)水?dāng)嗝娣e以平方米計(jì)； V水流在斷面中的平均流速以米/秒計(jì)。已知設(shè)計(jì)流量，要進(jìn)行斷面設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于確定渠道水流的流速。渠道水流的速度V與渠道縱坡I有關(guān)，縱坡大，流速快，反之，則慢。對(duì)于明渠均勻流的流速V可用公式計(jì)算：V=CRi式中：c謝才系數(shù)，它與水力半徑R和糙率n有關(guān)，可由下式計(jì)算：C=1/nR1/6式中：n糙率 R水力半徑水力半徑由過(guò)水?dāng)嗝鎃和濕周X（過(guò)水邊界的周長(zhǎng)）兩個(gè)因素組成。若過(guò)水?dāng)嗝嫦嗤?，濕周小的渠道，?duì)水流

7、的阻力小，流速大，過(guò)水能力亦大；反之，則阻力大，流速小，過(guò)水能力小。即R=W/X式中：W過(guò)不斷面 X濕周根據(jù)上述情況，渠道流量Q計(jì)算公式韋：Q=WV=WCRi(二)計(jì)算參數(shù)的選用渠道縱坡i,邊坡系數(shù)m,糙率n寬深比a=b/h和渠道允許的不沖不淤流速統(tǒng)稱(chēng)計(jì)算參數(shù)。參數(shù)選用得是否合理，直接關(guān)系到工程量的安全和穩(wěn)定。（1）渠道比降的選擇渠道的作用是輸水，而水是由高出向低處流動(dòng)的。因此，渠道底部必須有一定的傾斜度，這個(gè)傾斜度稱(chēng)渠道的比降（或稱(chēng)縱坡）常用i字母表示，即i=h/d=tga式中：i比降 H渠道兩端點(diǎn)的高差； d兩端點(diǎn)的水平距離。選擇比降時(shí)考慮幾個(gè)問(wèn)題：第一、比降應(yīng)盡量接近地面坡度，避免挖、填

8、方過(guò)大；第二、當(dāng)水流中含有泥沙時(shí)，應(yīng)選用適宜比降，使水流挾帶泥沙，避免淤積渠道；第三、流量大時(shí)，比降應(yīng)較緩。（2）渠床糙率n的選擇渠道糙率n值是反映渠床表面粗糙程度的，當(dāng)n值愈大，表面愈粗糙；反之，則光滑。參數(shù)選用參見(jiàn)水力學(xué)陜西省水利學(xué)校出版一書(shū)中表61，表62。（3）渠道斷面寬深比（a=b/h）選擇渠道的斷面形式是窄深式還是寬淺式，直接關(guān)系到工程量的大小，施工的難易和渠道斷面的穩(wěn)定。按渠道水力最優(yōu)斷面的寬深比進(jìn)行渠道斷面設(shè)計(jì)，石方量和襯砌工程量最小。若己知渠道邊坡系數(shù)m后，由下表查得相應(yīng)的a最優(yōu)值。m00.10.250.50.751.01.251.51.752.0a2.001.811.561

9、.241.000.830.700.610.530.47在選用寬深比時(shí)，除考慮節(jié)省工程量的問(wèn)題外，還應(yīng)考慮渠道的斷面穩(wěn)定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)流量Q=13m3/s時(shí)，a=13.（4）渠道允許的不沖不淤流速在渠道設(shè)計(jì)中，必須使設(shè)計(jì)流速在不沖不淤流速之間。即V不沖V設(shè)計(jì)V不淤不沖流速值選用參見(jiàn)陜西省水利學(xué)校出版水力學(xué)書(shū)中表67。V不淤和渠水中含沙量的大小、泥沙顆粒性質(zhì)及組成有關(guān)。為了防止渠道中滋生雜草減少過(guò)水能力，渠道的設(shè)計(jì)最小流速，一般不得小于0。40。6m/s.對(duì)清水渠道，最小流速可以允許降低到0。2 m/s。（三）渠道橫斷面尺寸的確定在認(rèn)真分析和選取了上述參數(shù)后，即可以通過(guò)水力計(jì)算確定渠道的過(guò)水?dāng)嗝娉叽纾吹讓抌和水深h.根據(jù)公式： Q=WV=WCRi 令K=WCR 得出Q=KiK=Q/i式中：K-流量模數(shù)m3/s若己知設(shè)計(jì)流量度Q、渠道比降i ，渠床糙率n 、及過(guò)坡系數(shù)m 、根據(jù)公式：K=Q/i求出K值。