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第六章 田间灌排工程规划与设计 主要内容 一 田间灌排工程规划二 田间灌排工程设计 第一节田间灌排工程规划 知识点 田间灌排系统组成田间灌排系统规划 一 田间灌排系统组成 1 取水枢纽 取水枢纽是根据田间作物生长的需要 将水引入渠 管 道的工程设施 2 输水配水系统 是从水源把水按计划输送分配到各个田块的各级渠 管 道系统 按照等级不同 输配水的灌溉渠道可分为干渠 支渠 斗渠 农渠四类渠道 输配水的管道系统可分为干管 支管 毛管等几级 3 田间调节系统 主要任务是将来自末级灌溉渠 管 道的灌溉用水输送至田间 以满足作物需要的水分供应 保证作物的正常生长 一般依据农业生产和机械作业的需要随时填挖 4 排水泄水系统 是由将田间积水排至容泄区的排水沟道以及相应排水工程建筑物所组成的系统 其主要功能有排除田间多余渍水与降低地下水位等 二 灌排工程规划的主要内容 一 骨干渠沟规划1 骨干渠沟规划布置要求 干 支级灌排渠沟 1 在容泄区和水源水位既定条件下 应该使排水和灌溉渠沟获得最大的自流排水与灌溉面积 排水干沟 一般布置在地面较低的部位 以方便排除地表水与地下水 灌溉干渠 尽可能布置在灌区的最高部位或者分水岭 以获得较大的灌溉控制面积 2 灌溉骨干渠道要与排水骨干沟系统一考虑 一般情况下 灌溉与排水系统要分开布设 以便水利管理与降低地下水位 尽量避免相互干扰 平原地区 应在原有河沟和排水设施基础上进行配置 避免渠沟与河沟交叉 保障排水通畅 丘陵地区 还应重点考虑山坡来水与山洪排泄的要求 确保渠沟安全 3 渠沟的布置要尽量减少工程量 水量损失 保证工程安全 对田块 道路 林带综合考虑 合理组合 尽量不占或者少占耕地 提高土地利用率与工程治理效果 2 骨干灌排渠沟的布置方法 二 田间灌排渠沟规划 田间灌排渠沟规划主要是对田间斗 农两级固定渠沟以及田块内的临时渠沟进行布置 1 平原地区田间灌排渠沟布置 灌排相邻布置灌排相间布置灌排合渠布置 灌排相间布置 2 平原区临时渠系的配置形式主要有纵向布置与横向布置两种形式 3 丘陵山区田间灌排渠沟规划 应该依据耕地的特点与其所处的部位加以布置 注意解决旱 洪 涝 渍等危害 丘陵区的农田 按其所处的位置 可分为岗田 塝田 冲田三种类型 岗田是位于低丘或山岗顶部的田块 塝田是位于丘陵山地两侧坡地上的梯田 冲田是位于丘陵谷地间地势低洼处的农田 岗田区 由于所处地势较高 土壤缺水易旱 故其田间渠系布置应以灌溉为主 结合排水 塝田区 田块多为等高梯田 也存在缺水易旱问题 故田间渠沟的布置同样也应以灌溉为主 结合排水 一般采用平行于等高线方向布置斗渠 农渠则垂直于等高线方向沿田块短边布置 冲天区 由于地势低洼 地下水位较高 土壤存在易渍易涝问题 故田间渠沟布置应以排水为主 结合灌溉 第二节田间灌排工程设计 渠灌工程设计排水工程设计 一 灌溉工程设计 渠系水利用系数 灌溉渠系的净流量与毛流量的比值 田间水利用系数 是实际灌入田间的有效水量和末级固定渠道放出水量的比值 灌溉水利用系数 实际灌入田间的有效水量和渠首引入水量的比值 设计流量 在灌溉设计标准条件下 为满足灌溉用水要求 需要渠道输送的最大流量 灌水率 单位面积上所需要的灌溉净流量 s 万亩 灌溉保证率 灌区用水量在多年期间能够得到充分满足的几率 以正常供水的年数占总供水年数的百分数表示 1 渠道设计流量推算 1 渠道输水损失计算经验公式法 自由渗流条件下渠道输水损失流量 S 每KM渠道输水损失系数 即输水损失流量占净流量的百分数 L 渠道长度 KMA 渠床土壤透水系数m 渠床土壤透水指数 渠道净流量 S 1 渠道输水损失计算 经验系数法渠系水利用系数 灌溉渠系的净流量与毛流量的比值 不应低于下表数值 可用各级渠道的渠道水利用系数连乘求得 田间水利用系数 灌溉与排水规范规定 旱作不应低于0 9 水稻不赢低于0 95 2 配水方式选择 渠道配水方式分为续灌和轮灌两种 续灌 上一级渠道同时向所有下一级渠道供水 一般干 支渠多采用续灌 轮灌 上级渠道向下一级渠道按预先设计的轮灌租轮流供水 可减少输水损失 提高灌水效率 但加大设计流量 增加工程量 一般斗渠以下实行轮灌 轮灌组数目不宜过多 宜取2 3组 3 渠道流量推算 3 渠道流量推算 1 轮灌渠道设计流量推算 自上而下分配末级渠道的田间净流量 假设支渠为末级固定续灌渠道 斗 农渠集中编组轮灌 同时工作的斗渠有n条 每条斗渠同时工作的农渠为k条 推算各级渠道的设计流量 毛流量 经验公式法 经验系数法 2 续灌渠道设计流量计算 2 渠道横断面设计 1 断面形式 2 断面设计原理 3 断面设计主要参数 4 断面设计求解方法 1 断面形式 2 断面设计原理 断面的水力计算公式 V 渠道平均流速 SC 谢才系数 SR 水力半径 mi 水力比降 均匀流中与渠底比降相同Q 渠道的设计流量 SW 渠道的过水断面面积 n 渠床糙率系数 用试算法求解渠道断面尺寸 具体步骤如下 首先假设底宽和水深值 计算过水断面的水力要素 公式如下 W b mh hR w X式中 w 过水断面 b 渠道底宽 mm 边坡系数 R 水力半径X 湿周n 渠床糙率系数 然后利用算式 计算渠道流量 这个渠道流量 是假设的b h值相应的输水能力 一般不等于渠道的设计流量 Q 通过试算 反复修改b h值 直至渠道计算流量等于或接近渠道设计流量为止 误差不超过5 设计渠道断面应满足的校核条件是 最后进行渠道流速校核 渠道的设计流速应满足如下校核条件 如不满足流速校核条件 就要改变渠道的底宽b值和渠道断面的宽深比 重复以上计算步骤 知道既满足流量校对条件又满足流速校核条件为止 3 断面设计主要参数 4 断面设计求解方法 断面水力计算 用是算法求解渠道断面1 流量试算2 流量校核3 流速校核 案例 例 某灌溉渠道采用梯形断面 设计流量 3 2立方米 S 边坡系数m 1 5 比降i 0 0005 渠床糙率系数n 0 025 渠道不冲流速0 8m s 该渠道为清水渠道 无放淤要求 允许最小流速0 4m s 求渠道归谁断面尺寸 思路 1 明渠均匀流公式2 是算法 先初步设定水深 底宽3 计算流量4 校核流量 反复试算 满足要求为止5 流速校核 二 排水工程设计 1 排水流量2 排水沟深度与间距3 排水沟横断面设计 1 排水流量 排水流量计算 排涝 排渍 防治盐碱化 排涝流量计算 平均排除法对水田 对旱田 R aP 2 排水沟深度与间距 控