如何設(shè)計灌溉渠道的斷面

1、如何設(shè)計灌溉渠道的斷面鐘國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)計方法，從何入手，怎樣確定渠道過水斷面大小。 關(guān)鍵詞：灌溉渠道 斷面 設(shè)計隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)田水利建設(shè)的設(shè)計要求科學(xué)、規(guī)范、合理。工程設(shè)計的優(yōu)劣，直接關(guān)系到工程質(zhì)量、投資、效益。針對灌溉渠道設(shè)計通過本人十余年的工作摸索、實踐、總結(jié)。應(yīng)從如下幾個方面考慮：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，求得某一時期渠道應(yīng)通過的凈流量。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每天灌水的小時數(shù) h灌水層厚度(米)二、渠道測量、渠道測量的主要內(nèi)容是：踏勘選線、中線測量、縱橫斷面測量。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，在實地確定一條既經(jīng)濟又合理的渠道中線位置。沿所定渠道方向布設(shè)四等水準路線，進行四等水準測量，每隔12km左右設(shè)置一個水準點，點位靠近渠道，既要便于日后用來測定渠道高程，又要能夠長期保存而不會因施工而遭到破壞。 2、中線測量渠道中線測量的任務(wù)主要是在渠道起迄點間進行定線，測定渠線度，用一系列的里程

3、樁標定渠線經(jīng)過的位置。從渠道起點開始，朝著終點或轉(zhuǎn)折點方向用花桿和皮卷尺進行定線和量距。按照規(guī)定間距（一般50m或100m）打樁標定中線位置，用水準測量測定一下樁位高程，看渠線位置是否偏低或偏高。根據(jù)公式：（進h）-i確定樁位高程。式中：HAA點高程 H進渠道進水底板高程 H設(shè)計渠深（包括水深和安全超高） i設(shè)計比降，i=h/d=tga DA高渠首距離。3、縱橫斷面測量渠道縱橫斷面測量的目的，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、施工提供基本資料。（一）縱斷面測量縱斷面測量的任務(wù)就是用水準測量的方法測量渠道中線各里程樁和加樁的地面高程。進行縱斷面水準測量時，應(yīng)利用渠道沿線布置

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

5、。進行橫斷面測量，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量相鄰兩地面點間的平距和高差。高差和平距都取至分米。三、渠道設(shè)計1、渠道的設(shè)計流量渠道過水斷面尺寸的大小，主要決定于要求通過的設(shè)計流量的大小。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)計流量為： Q設(shè)計=Q凈/ c （立方米/秒）2、渠道橫斷面設(shè)計渠道設(shè)計流量確定后，需要進一步解決的問題是根據(jù)設(shè)計流量，通過水力計算，設(shè)計出經(jīng)濟合理的渠道斷面。（一） 渠道的水力計算渠道的水力計算用明渠勻流公式進行的。渠

6、道水力計算的任務(wù)主要是解決渠道的過水能力問題，即設(shè)計渠道的斷面尺寸，以保證通過所需的流量，或校核渠道是否滿足輸水流量要求等。根據(jù)公式：Q=WV 式中：Q流量以立方米/秒計； W過水斷面積以平方米計； V水流在斷面中的平均流速以米/秒計。已知設(shè)計流量，要進行斷面設(shè)計，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。對于明渠均勻流的流速V可用公式計算：V=CRi式中：c謝才系數(shù)，它與水力半徑R和糙率n有關(guān)，可由下式計算：C=1/nR1/6式中：n糙率 R水力半徑水力半徑由過水斷面W和濕周X（過水邊界的周長）兩個因素組成。若過水斷面相同，濕周小的渠道，對水流

7、的阻力小，流速大，過水能力亦大；反之，則阻力大，流速小，過水能力小。即R=W/X式中：W過不斷面 X濕周根據(jù)上述情況，渠道流量Q計算公式韋：Q=WV=WCRi(二)計算參數(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)稱計算參數(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的。因此，渠道底部必須有一定的傾斜度，這個傾斜度稱渠道的比降（或稱縱坡）常用i字母表示，即i=h/d=tga式中：i比降 H渠道兩端點的高差； d兩端點的水平距離。選擇比降時考慮幾個問題：第一、比降應(yīng)盡量接近地面坡度，避免挖、填

8、方過大；第二、當水流中含有泥沙時，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，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n值愈大，表面愈粗糙；反之，則光滑。參數(shù)選用參見水力學(xué)陜西省水利學(xué)校出版一書中表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)斷面的寬深比進行渠道斷面設(shè)計，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，除考慮節(jié)省工程量的問題外，還應(yīng)考慮渠道的斷面穩(wěn)定。根據(jù)經(jīng)驗，當流量Q=13m3/s時，a=13.（4）渠道允許的不沖不淤流速在渠道設(shè)計中，必須使設(shè)計流速在不沖不淤流速之間。即V不沖V設(shè)計V不淤不沖流速值選用參見陜西省水利學(xué)校出版水力學(xué)書中表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水能力，渠道的設(shè)計最小流速，一般不得小于0。40。6m/s.對清水渠道，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真分析和選取了上述參數(shù)后，即可以通過水力計算確定渠道的過水斷面尺寸，即底寬b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)計流量度Q、渠道比降i ，渠床糙率n 、及過坡系數(shù)m 、根據(jù)公式：K=Q/i求出K值。