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第四章灌溉渠道系统规划设计 1 交流学习PPT 2 第一节灌溉渠道系统规划布置 一 任务1 供水 引水 配水要求 对水源供水状况进行调节对水位 水量有控制 调节能力控制流速 使渠道达到防冲 防淤 2 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 二 系统分类 1 组成 1 水源和引水部分 水源 水库 湖泊 河流 井 泵建筑物 要求有调节 控制能力 闸 坝 抽水站 2 输水配水系统 把渠道分为五个等级 总干渠 干渠 支渠 斗渠 农渠 其中 总干渠 干渠 支渠输水 斗渠 农渠配水 3 田间渠道系统 农渠 毛渠 灌水畦通常是 干 支 斗 农 毛 大的有总干渠 较小的有灌水畦4 排水泄水系统 干 支 斗 农 毛沟2 分类 从结构上分 明渠 暗渠按建筑材料分 土渠 砖石砌渠 砼渠 水泥管按开挖方式分 挖方渠道 填方渠道 3 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 三 渠道系统布置 1 布置原则 总的来说 要求投资少 效益大 渠线尽可能小 输水速度快 沿线地质无严重渗漏或坍塌现象2 平原布置为例 说明其布局原则 见教材3 布置 田间渠道系统一般为沟 路 渠相邻或相间布置 4 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 第二节渠道系统设计流量的确定 渠道设计流量是渠道所控制灌溉范围内农作物的灌溉净流量和渠道损失流量之和 即Q设 Q净 Q损一 渠道净流量1 Q净 q次大A 立方米 秒 q次大 灌区次大灌水率 米3 秒 万亩 A 灌溉面积 万亩 2 Q净 m1A1 m2A2 86400t 立方米 秒 或 式中 M综 综合灌溉定额 米3 亩 t 作物允许灌水延续天数 二 渠道损失流量 5 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 6 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 四 渠道的加大流量和渠道的最小流量 1 加大流量 当灌溉区的灌溉面积扩大或出现特大干旱或上游渠道出现失事情况Q加大 Q设 1 1 3 2 渠道最小流量 当灌溉区某一种作物需灌溉或某一支渠需灌溉Q最小 0 4Q设渠道一般都应考虑设计流量 加大流量和最小流量 7 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 第三节渠道纵横断面设计 一 渠道横断面的设计 一 断面形状1 按几何形状和材料分为 梯形 大多数土渠 矩形 砼渠 石渠 半圆形 砼渠 2 按开挖宽深比 窄深式 挖方省 占地少 渗漏小 但渠床不稳 施工不便宽浅式 渠床稳定 施工容易 水流稳定但占地多 3 按断面方式分为 单式断面 复式断面4 按渠道填挖数量分 填方渠道 挖方渠道 8 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 二 渠道横断面设计1 断面组成 以梯形渠道为例 图见教材 m 为渠道边坡系数 纵坡比降i渠堤宽度 渠道堤顶宽度可依据流量及渠岸高度的大小或交通要求而定渠道安全超高 超高设计水位与堤顶高之间的高差 见教材 边坡系数见表4 3 比降范围见教材 9 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 2 渠道水力计算明渠均匀流 指渠道断面形状 尺寸 渠底坡降 糙率都沿水流方向不变 则任一断面的水深h0 流速v 流速分布都不变 此种水流流态称明渠均匀流 一般渠道为人工开挖 水流流态为明渠均匀流 明渠均匀流计算公式 式中 过水横断面积m2 梯形 b mh h 矩形 bh m2 C 流速系数I 纵坡渠道坡降v 流速米 秒 10 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 式中 b h表示渠底净宽和渠道过水深度 米 11 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 12 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 教材有允许不冲流速表 13 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 三 渠道横断面设计 一 设计类型1 渠道已建成已知 b h m i n 求渠道通过的流量2 求渠道通过建筑物时 改变纵坡 减少过水断面积时 校核纵坡i如渡槽等3 已知Q m i n 求b h 主要设计类型 14 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 15 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 16 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 17 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 四 渠道纵断面设计 一 设计内容1 图上选线 地形图 根据灌区地形图 在图上选线 即确定其走向和纵坡原则 确定走向 一般是和等高线平行确定纵坡 根据等高线走向 土质情况 灌溉要求 水的流量综合确定2 确定渠系建筑物类型 数量如渠水遇道路 不管是从路上走还是路下走都要修建筑物3 按渠线 纵断面中心线 确定各桩点的渠底高程 渠顶高程 水位高程水位高程 h 渠底高程h 设计水深水位高程 a 渠顶高程a 渠道水位超高重点是确定渠道纵断面水位高程 18 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 二 各分水口水位高程的推算B分 A0 h li 其中 B分 分水口水位高程A0 典型点地面高程 一般为灌区最远较高点的地面高程h 要求的灌溉水渠 一般为0 15 0 2米 li 表示各级渠道的长度和坡降 通过渠系建筑物水位降 水头损失 举例说明 见教材 19 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 三 讨论1 选择典型点 要求代表性高 一般最远 较高 90 达到自流灌溉 个别的地段采用提水灌溉 若全部为自流灌溉则大多数为填方渠道 不稳定 占地较大2 各级渠道的联接中游渠道 支渠和干渠 渠底平齐上游渠道 支渠略高于干渠渠底下游渠道 支渠略低于干渠渠底这样才配水均匀3 建筑物布置 建筑物会产生局部水头损失 尽量少布置 但必不可少 20 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 五 渠道纵横断面设计整理 一 文字 数据整理1 规划设计说明书概况 地理位置 行政区划 人口 灌溉面积 水源情况 灌溉设计保证率等选线 建筑物布置选型渠道横断面设计 应有设计计算依据和计算过程 结论 渠道纵断面设计 同样应有设计计算依据和计算过程 结论 设计成果说明工程量计算 分类分项计算和统计工程量 预算造价 按预算编制办法进行编制工程预算书 二 图纸1 总体平面布置图 渠道走向 干 支 斗 农 毛渠布置 建筑物布置类型 名称 位置 2 设计纵断面图 分段绘制 3 设计横断面图 标准横断面 各中心桩横断面 4 建筑物施工图 平面 立面 剖面 大样图 并附单位工程量表 21 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 第四节渠系建筑物 一 概述1 为什么要研究渠系建筑物a 数量多 工程量大 b 造价高 投资量大 c 类型多 结构复杂 施工难度大 二 分类按作用分 控制水位和水量的建筑物 水闸交叉建筑物 渠道与其它的一些障碍建筑物交叉的水工建筑物 渡槽 涵管 倒虹吸联接建筑物 干渠和支渠之间有较大落差时联接 也称落差建筑物 跌水 陡坡穿山建筑物 隧洞泄洪建筑物 泄洪闸量水建筑物 量水堰 量水槽 或用水工建筑物直接量水 22 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 二 水闸 一 按闸的用途进行分类进水闸 干渠渠首分水闸 各支渠 斗渠 农渠的渠首节制闸 各级渠道分水闸闸口上一级渠道的下游分水闸口处泄水闸 排水 泄洪闸 23 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 24 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 三 渡槽 使用条件 渠道与道路 河流 山谷等障碍物交叉而且高差大于等于5米 与河流最高洪水位 地质条件较好 可采用渡槽直接渡水 类型 梁式渡槽 较常见较大跨度时用拱式 渡槽的断面型式有 矩形 半圆形 梯形进口尺寸 明渠均匀流 25 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 米3 秒 Q 设计流量 一般已知z 渡槽进口的水位降 进出口水位差 渡槽进口侧向收缩系数 一般 0 8 0 9b 渡槽的宽度 米 h 渡槽的过水深度 米 流速系数 0 8 0 95 26 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 四 倒虹吸 使用条件 渠道通过障碍物且高差小于5米时用倒虹吸型式 1 竖井式 布置要求 进口段要有沉砂措施 上下游水位差大于0 2 0 3米 竖井中流速大于1 5米 秒 管上覆土厚度大于0 7米 若过公路则厚度大于1米 出口段应有消能措施 2 桥式或斜坡式 布置要求同上任何一种倒虹吸管子下部都有管座 防止土层不均匀沉降 27 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 28 交流学习PPT 2020年3月24日星期二 五 跌水 上游建筑物和下游建筑物有一定高差 为了连接水流而设立的建筑物 跌水 水流自跌水口流出后 呈自由抛物状态 并落入消力池布置位置 一般布置在挖方渠道上 尽可能与