農(nóng)田水利渠道灌溉與排水課件

1、灌溉與排水工程渠道灌溉系統(tǒng) （1）灌溉與排水工程渠道灌溉系統(tǒng) （1）任務一：灌溉渠道系統(tǒng)規(guī)劃灌溉渠道系統(tǒng)：從水源取水，通過渠道及其附屬建筑物輸、配水，經(jīng)由田間工程進行農(nóng)田灌水的工程系統(tǒng)。 水源和渠首工程； 輸水配水系統(tǒng)：干、支、斗、農(nóng)渠；（固定） 田間渠道系統(tǒng)：毛渠、輸水壟溝、灌水溝、灌水畦；（臨時） 排水泄水系統(tǒng)：干、支、斗、農(nóng)、毛溝。灌溉與排水工程任務一：灌溉渠道系統(tǒng)規(guī)劃灌溉渠道系統(tǒng)：從水源取水，通過渠道灌溉排水系統(tǒng)示意圖灌溉排水系統(tǒng)示意圖一、灌溉渠系概述1.灌溉渠系的組成 灌溉渠系由各級灌溉渠道和退（泄）水渠道組成。灌溉渠道按其使用壽命分為固定渠道和臨時渠道兩種：固定渠道：多年使用的永久

2、性渠道；臨時渠道：使用壽命小于一年的季節(jié)性渠道。灌溉與排水工程臨時渠道一、灌溉渠系概述1.灌溉渠系的組成 灌溉渠系由各級灌溉渠道和按控制面積大小和水量分配層次又可把灌溉渠道分為若干等級：大、中型灌區(qū)的固定渠道一般分為干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠四級；農(nóng)渠以下的小渠道一般為季節(jié)性的臨時渠道。 1.灌溉渠系的組成 灌溉與排水工程一、灌溉渠系概述支渠按控制面積大小和水量分配層次又可把灌溉渠道分為若干等級：1.1.灌溉渠系的組成 灌溉與排水工程一、灌溉渠系概述退、泄水渠道包括渠首排沙渠、中途泄水渠和渠尾退水渠。主要作用：定期沖刷和排放渠首段的淤沙、排泄入渠洪水、退泄渠道剩余水量及下游出現(xiàn)工程事故時斷流排水等

3、，達到調(diào)節(jié)渠道流量、保證渠道及建筑物安全運行的目的。中途退水設施一般布置在重要建筑物和險工渠段的上游。干、支渠的末端應設退水渠道。1.灌溉渠系的組成 灌溉與排水工程一、灌溉渠系概述退、泄水渠2.灌溉渠道的規(guī)劃原則 灌溉與排水工程一、灌溉渠系概述干渠應布置在灌區(qū)的較高地帶，其他各級渠道亦應布置在各自控制范圍內(nèi)的較高地帶。使工程量和工程費用最小。一般來說，渠線應盡可能短直，以減少占地和工程量。 灌溉渠道的位置應參照行政區(qū)劃確定，盡可能使各用水單位都有獨立的用水渠道，以利管理。2.灌溉渠道的規(guī)劃原則 灌溉與排水工程一、灌溉渠系概述干渠應2.灌溉渠道的規(guī)劃原則 灌溉與排水工程一、灌溉渠系概述斗、農(nóng)渠的

4、布置要滿足機耕要求。要考慮綜合利用。灌溉渠系規(guī)劃應和排水系統(tǒng)規(guī)劃結合進行。應避免溝、渠交叉，以減少交叉建筑物。灌溉渠系布置應和土地利用規(guī)劃（如耕作區(qū)、道路、林帶、居民點等規(guī)劃）相配合。 2.灌溉渠道的規(guī)劃原則 灌溉與排水工程一、灌溉渠系概述斗、農(nóng)二、干、支渠的規(guī)劃布置形式干、支渠的布置形式主要取決于地形條件。1）山區(qū)、丘陵區(qū)灌區(qū)的干、支渠布置一般需要從河流上游引水灌溉，輸水距離較長。干、支渠道的特點是：渠道高程較高，比降平緩，渠線較長而且彎曲較多，深挖、高填渠段較多，沿渠交叉建筑物較多。渠道常和沿途的塘壩、水庫相聯(lián)，形成長藤結瓜式水利系統(tǒng)，以求增強水資源的調(diào)蓄利用能力和提高灌溉工程的利用率。灌

5、溉與排水工程二、干、支渠的規(guī)劃布置形式干、支渠的布置形式主要取決于地形條山丘、丘陵區(qū)的干渠一般沿灌區(qū)上部邊緣布置，大體上和等高線平行，支渠沿兩溪間的分水嶺布置。在丘陵地區(qū)，如灌區(qū)內(nèi)有主要崗嶺橫貫中部，干渠可布置在崗脊上，大體和等高線垂直，干渠比降視地面坡度而定，支渠自干渠兩側分出，控制崗嶺兩側的坡地。1）山區(qū)、丘陵區(qū)灌區(qū)的干、支渠布置灌溉與排水工程二、干、支渠的規(guī)劃布置形式山丘、丘陵區(qū)的干渠一般沿灌區(qū)上部邊緣布置，大體上和等高線平行1）山區(qū)、丘陵區(qū)灌區(qū)的干、支渠布置灌溉與排水工程二、干、支渠的規(guī)劃布置形式1）山區(qū)、丘陵區(qū)灌區(qū)的干、支渠布置灌溉與排水工程二、干、支渠）平原區(qū)灌區(qū)的干、支渠布置這類

6、灌區(qū)大多位于河流中、下游地區(qū)的沖積平原，地形平坦開闊，耕地集中連片。山前洪積沖積扇，除地面坡度較大外，也具有平原地區(qū)的其他持征。河谷階地位于河流兩側，呈狹長地帶，地面坡度傾向河流，高處地面坡度較大，河流附近坡度平緩，水文地質條件和土地利用等情況和平原地區(qū)相似，這些地區(qū)的渠系規(guī)劃具有類似的特點，可歸為一類。干渠多沿等高線布置，支渠垂直等高線布置。 灌溉與排水工程二、干、支渠的規(guī)劃布置形式）平原區(qū)灌區(qū)的干、支渠布置這類灌區(qū)大多位于河流中、下游地區(qū)）平原區(qū)灌區(qū)的干、支渠布置灌溉與排水工程二、干、支渠的規(guī)劃布置形式）平原區(qū)灌區(qū)的干、支渠布置灌溉與排水工程二、干、支渠的規(guī)劃3）圩垸區(qū)灌區(qū)的干、支渠布置分

7、布在沿江、濱湖低洼地區(qū)的圩垸區(qū)，地勢平坦低洼，河湖港汊密布、洪水位高于地面，必須依靠筑堤圈圩才能保證正常的生產(chǎn)和生活，一般沒有常年自流排灌的條件，普遍采用機電排灌站進行提排、提灌。面積較大的圩垸，往往一圩多站，分區(qū)灌溉或排澇。圩內(nèi)地形一般是周圍高、中間低。灌溉干渠多沿圩堤布置，灌溉渠系通常只有干、支兩極。灌溉與排水工程二、干、支渠的規(guī)劃布置形式3）圩垸區(qū)灌區(qū)的干、支渠布置分布在沿江、濱湖低洼地區(qū)的圩垸區(qū)3）圩垸區(qū)灌區(qū)的干、支渠布置灌溉與排水工程二、干、支渠的規(guī)劃布置形式3）圩垸區(qū)灌區(qū)的干、支渠布置灌溉與排水工程二、干、支渠的規(guī)劃三、斗、農(nóng)渠的規(guī)劃布置 1. 斗、農(nóng)渠的規(guī)劃要求 適應農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理

8、和機械耕作要求； 便于配水和灌水，有利于提高灌水工作效率； 有利于灌水和耕作的密切配合； 土地平整工程量較少。灌溉與排水工程三、斗、農(nóng)渠的規(guī)劃布置 1. 斗、農(nóng)渠的規(guī)劃要求 適應農(nóng)業(yè)2. 斗渠的規(guī)劃布置 斗渠的長度和控制面積隨地形變化很大。山區(qū)、丘陵地區(qū)的斗渠長度較短，控制面積較小，平原地區(qū)的斗渠較長，控制面積較大。灌溉與排水工程三、斗、農(nóng)渠的規(guī)劃布置 我國北方平原地區(qū)一些大型自流灌區(qū)的斗渠長度一般為35km控制面積為30005000畝。斗渠的間距主要根據(jù)機耕要求確定，和農(nóng)渠的長度相適應。 2. 斗渠的規(guī)劃布置 斗渠的長度和控制面積隨地形變化很大。山3. 農(nóng)渠的規(guī)劃布置 農(nóng)渠是末級固定渠道，控

9、制范圍為一個耕作單元。農(nóng)渠長度根據(jù)機耕要求確定，在平原地區(qū)通常為500100m，間距為200400m，控制面積為200600畝。丘陵地區(qū)農(nóng)渠的長度和控制面積較小。在有控制地下水位要求的地區(qū)，農(nóng)渠間距根據(jù)農(nóng)溝間距確 定。 灌溉與排水工程三、斗、農(nóng)渠的規(guī)劃布置 3. 農(nóng)渠的規(guī)劃布置 農(nóng)渠是末級固定渠道，控制范圍為一個耕作4.灌溉渠道和排水溝道的配合 灌排相鄰布置：在地面向一側傾斜的地區(qū)，渠道只能向一側灌水，排水溝也只能接納一邊的徑流，灌溉渠道和排水溝道只能并行，上灌下排，互相配合。 灌溉與排水工程三、斗、農(nóng)渠的規(guī)劃布置 4.灌溉渠道和排水溝道的配合 灌排相鄰布置：在地面向一側傾斜4.灌溉渠道和排水

10、溝道的配合 灌排相間布置：在地形平坦或有微地形起伏的地區(qū)，宜把灌溉渠道和排水溝道交錯布置，溝、渠都是兩側控制，工程量較省。 灌溉與排水工程三、斗、農(nóng)渠的規(guī)劃布置 4.灌溉渠道和排水溝道的配合 灌排相間布置：在地形平坦或有微四、渠系建筑物的規(guī)劃布置 渠系建筑物：各級渠道上的建筑物1引水建筑物2配水建筑物1）分水閘建在上級渠道向下級渠道分水的地方。斗、農(nóng)渠的進水閘慣稱為斗門、農(nóng)門。結構形式有開敞式和涵洞式兩種。灌溉與排水工程四、渠系建筑物的規(guī)劃布置 渠系建筑物：各級渠道上的建筑物灌溉2）節(jié)制閘垂直渠道中心線布置。作用： 抬高上游渠道水位，滿足下級渠道的引水要求； 下級渠道實行輪灌時，需在輪灌組的分

11、界處設置節(jié)制閘，以攔斷水流。 保護渠道上的重要建筑物或險工渠段，退泄降雨期間匯入上游渠段的降雨徑流。2配水建筑物灌溉與排水工程四、渠系建筑物的規(guī)劃布置 2）節(jié)制閘2配水建筑物灌溉與排水工程四、渠系建筑物的規(guī)劃布渠道穿越山崗、河溝、道路時，需要修建交叉建筑物。常見的交叉建筑物有隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、橋梁等。4銜接建筑物當渠道通過坡度較大地段時，為了防止渠道沖刷，保持渠道的設計比降，就把渠道分成上、下兩段，中間用銜接建筑物聯(lián)結，常見的有跌水和陡坡。3交叉建筑物灌溉與排水工程四、渠系建筑物的規(guī)劃布置 渠道穿越山崗、河溝、道路時，需要修建交叉建筑物。3交叉建筑3交叉建筑物灌溉與排水工程四、渠系建筑

12、物的規(guī)劃布置 渡槽倒虹吸3交叉建筑物灌溉與排水工程四、渠系建筑物的規(guī)劃布置 渡槽倒為了防止由于沿渠坡面徑流匯入渠道或因下級(游)渠道事故停水而使渠道水位突然升高，必須在重要建筑物和大填方段的上游以及山洪入渠處的下游修建泄水建筑物，泄放多余的水量。4泄水建筑物灌溉與排水工程四、渠系建筑物的規(guī)劃布置 通常在渠岸上修建溢流堰或泄水閘； 從多泥沙河流引水的干渠，常在進水閘后開挖泄水渠，設置泄水閘； 為了退泄灌溉余水，干、支、斗渠的末端應設退水閘和退水渠。 為了防止由于沿渠坡面徑流匯入渠道或因下級(游)渠道事故停水而3交叉建筑物3交叉建筑物4銜接建筑物跌水陡坡4銜接建筑物跌水陡坡我國渠系水利用系數(shù)平均不

13、到0.5 。渠道滲透占到了灌溉水總損失量的80 我國渠系水利用系數(shù)平均不到0.5 。渠道防滲的設計、施工管理依據(jù)渠道防滲的設計、施工管理依據(jù)輸水過程中的水量損失渠道滲透渠道漏水建筑物漏水渠道退水或棄水渠道水面蒸發(fā)總損失的80%總損失的5%，還有雨水補給，不計輸水過程中的水量損失渠道滲透總損失的80%總損失的5%，還有渠道防滲好處提高渠系水利用率提高渠道的抗沖能力 減少渠道粗糙程度 、增加輸水能力 縮短輸水時間有利于對地下水位的控制 減少渠道淤積 渠道防滲好處提高渠系水利用率渠道的斷面形式a）梯形斷面（b）弧形底梯形斷面 (c) 弧形坡腳梯形斷面 (d) 復合形斷面 (e) U形斷面 (f) 矩

14、形斷面(g) 城門洞形暗渠 (h、i) 正反拱形暗渠 (j) 圓形暗渠渠道的斷面形式a）梯形斷面（b）弧形底梯形斷面 (c) 弧形渠道防滲主要技術類別 土料壓實防滲水泥土護面防滲石料襯砌防滲混凝土襯砌防滲加筋混凝土防滲（鋼筋、高分子纖維等）膜料(塑料薄膜等)防滲瀝青護面防滲渠道防滲主要技術類別 土料壓實防滲農(nóng)田水利渠道灌溉與排水課件農(nóng)田水利渠道灌溉與排水課件農(nóng)田水利渠道灌溉與排水課件渠道的等級劃分渠道的等級劃分土料壓實防滲土料壓實防滲水泥土護面防滲水泥土護面防滲石料襯砌防滲石料襯砌防滲石料襯砌防滲石料襯砌防滲漿砌塊石襯砌防滲碎石墊層漿砌塊石漿砌塊石襯砌防滲碎石墊層漿砌塊石農(nóng)田水利渠道灌溉與排水

15、課件混凝土襯砌防滲混凝土襯砌防滲混凝土襯砌防滲混凝土襯砌防滲混凝土襯砌防滲混凝土襯砌防滲混凝土襯砌防滲混凝土襯砌防滲混凝土板的幾種結構混凝土板的幾種結構加筋混凝土防滲鋼筋混凝土鋼纖維混凝土植物纖維混凝土（如竹纖維）高分子材料混凝土（如聚丙烯纖維） 較低的彈性模量，可少量的適應變形，不易產(chǎn)生裂縫等優(yōu)點。要做試驗加筋混凝土防滲鋼筋混凝土要膜料(塑料薄膜等)防滲膜料(塑料薄膜等)防滲圓明園湖底防滲膜施工？圓明園湖底防滲膜施工？膜料(塑料薄膜等)防滲膜料(塑料薄膜等)防滲膜料的鋪設方式膜料的鋪設方式農(nóng)田水利渠道灌溉與排水課件膜料的封頂結構之一膜料的封頂結構之一膜料的封頂結構之二膜料的封頂結構之二膜料與

16、建筑物的連接膜料與建筑物的連接瀝青護面防滲瀝青護面防滲防滲結構的細部防滲結構的細部防滲結構的細部防滲結構的細部農(nóng)田水利渠道灌溉與排水課件農(nóng)田水利渠道灌溉與排水課件農(nóng)田水利渠道灌溉與排水課件農(nóng)田水利渠道灌溉與排水課件渠道防滲的選擇因地制宜實事求是參考資料：渠道防滲工程技術規(guī)范 （SL18-2004）灌溉與排水工程設計規(guī)范 （GB50288-99）節(jié)水灌溉技術規(guī)范 （SL207-98）渠道防滲的選擇因地制宜參考資料：二、渠道橫斷面結構U型梯形弧底梯形二、渠道橫斷面結構U型梯形弧底梯形挖方渠道挖方渠道灌溉排水工程學第一篇 灌溉工程填方渠道半挖半填渠道灌溉排水工程學第一篇 灌溉工程填方渠道半挖半填渠道

17、三、渠道橫斷面設計原理一般情況下采用明渠均勻流公式計算：A過水斷面面積；i渠道比降（渠底縱坡）；R水力半徑，R=A/x；x濕周；C謝才系數(shù)，一般采用曼寧公式計算：灌溉排水工程學第一篇 灌溉工程三、渠道橫斷面設計原理一般情況下采用明渠均勻流公式計算：A農(nóng)田水利渠道灌溉與排水課件1渠道設計的依據(jù) 渠道設計的依據(jù)除輸水流量外，還有渠底比降、渠床糙率、渠道邊坡系數(shù)、穩(wěn)定渠床的寬深比以及渠道的不沖、不淤流速等。1）渠底比降渠底比降：在坡度均一的渠段內(nèi)，兩端渠底高差和渠段長度的比值。灌溉排水工程學第一篇 灌溉工程四、渠道橫斷面設計方法1渠道設計的依據(jù) 渠道設計的依據(jù)除輸水流量外，還有渠底比降比降選擇是否合

18、理關系到工程造價高低和控制面積大小。黃土地區(qū)從多泥沙河流引水的渠道，滿足不淤條件的渠底比降可參考陜西省水利科學研究所的經(jīng)驗公式確定；1）渠底比降水流的飽和挾沙量；泥沙平均沉速。灌溉排水工程學第一篇 灌溉工程四、渠道橫斷面設計方法比降選擇是否合理關系到工程造價高低和控制面積大小。1）渠底比2）渠床糙率系數(shù)渠床糙率系數(shù)n 是反映渠床粗糙程度的技術參數(shù)。該值選擇得是否切合實際，直接影響到設計成果的精度。糙率系數(shù)值的正確選擇不僅要考慮渠床土質和施工質量，還要估計到建成后的管理養(yǎng)護情況。教材130 頁表3-13渠床糙率系數(shù)值可供參考。灌溉排水工程學第一篇 灌溉工程四、渠道橫斷面設計方法2）渠床糙率系數(shù)渠

19、床糙率系數(shù)n 是反映渠床粗糙程度的技術參數(shù)農(nóng)田水利渠道灌溉與排水課件3）渠道的邊坡系數(shù) 渠道的邊坡系數(shù)m是渠道邊坡傾斜程度的指標，其值等于邊坡在水平方向的投影長度和在垂直方向投影長度的比值。m值的大小關系到渠坡的穩(wěn)定，要根據(jù)渠床土壤質地和渠道深度等條件選擇適宜的數(shù)值。大型渠道的邊被系數(shù)應通過土工試驗和穩(wěn)定分析確定；中小型渠道的邊坡系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗選定。 灌溉排水工程學第一篇 灌溉工程四、渠道橫斷面設計方法3）渠道的邊坡系數(shù) 渠道的邊坡系數(shù)m是渠道邊坡傾斜程度的指標農(nóng)田水利渠道灌溉與排水課件4）渠道斷面的寬深比 渠道斷面的寬深比是渠道底寬b和水深h的比值。渠道寬深比的選擇要考慮以下要求：A工程量最小

20、水力最優(yōu)斷面：在渠道比降和渠床糙率一定的條件下，通過設計流量所需要的最小過水斷面。梯形渠道水力最優(yōu)斷面的寬深比：灌溉排水工程學第一篇 灌溉工程四、渠道橫斷面設計方法4）渠道斷面的寬深比 渠道斷面的寬深比是渠道底寬b和水深h在穩(wěn)定渠道中，允許的最大平均流速稱為臨界不沖流速，簡稱不沖流速，用vcs表示；允許的最小平均流速稱為臨界不淤流速，簡稱不淤流速，用vcd表示。為了維持渠床穩(wěn)定，渠道通過設計流量時的平均流速（設計流速） vd 應滿足以下條件： v cd vd vcs 5）渠道的不沖不淤流速 灌溉排水工程學第一篇 灌溉工程四、渠道橫斷面設計方法在穩(wěn)定渠道中，允許的最大平均流速稱為臨界不沖流速，簡稱不沖流a. 渠道的不沖流速 渠道不沖流速和渠床土壤性質、水流含沙情況、渠道斷面水力要素等因素有關，具體數(shù)值要通過試驗研究或總結已成渠道的運用經(jīng)驗而定。一般土渠的不沖流速在0.60.9m/s之間。美國墾務局建議：無鋼筋的混凝土襯砌渠道的流速不應超過2.5m/s。5）渠道的不沖不淤流速 灌溉排水工程學第一篇 灌溉工程四、渠道橫斷面設計方法a. 渠道的不沖流速 5）渠道的不沖不淤流速 灌溉排水工程學b. 渠道的不淤流速 渠道不淤流速主要取決于渠道含沙情況和斷面水力要素，也應通過試驗研究或總結實踐經(jīng)驗而定。在缺乏實際研究成果時，可選用有關經(jīng)驗公式進行計算。黃河水利委員會