灌排课程设计

⑶、OA段的设计流量：QOA净=QAB毛+Q一支毛=6.163+0.942=7.105(m3/s)σOA=1.9/7.1050.4=0.867QOA毛=QOA净（1+σOA*LOA/100）=7.105*（1+0.867*6.0/100）=7.475(m3/s)干渠设计引水流量：Q0=7.745(m3/s)六、渠道横断面设计1、渠道纵横断面设计原理灌溉渠道一般为正坡明渠，按明渠均匀流公式设计。其基本公式为：V=式中：V——渠道平均流速，m/s；C——谢才系数，m0.5/s；R——水力半径，m;i——渠底比降。谢才系数常用曼宁公式计算：C=式中：n——渠床糙率系数。2、渠道设计的依据渠底比降，比降选择是否合理关系到工程造价和控制面积，应根据渠道沿线的地面坡度、下级渠道进水口的水位要求，渠床土质，水源含沙情况等因素，为了减少工程量，应尽可能选用和地面坡度相近的渠底比降，一般随着设计流量的逐级减小，渠底比降逐级增大渠床的糙率系数：渠床的糙率系数是否符合实际，直接影响到设计成果的精度，如果n值选的太大，渠道的设计断面就偏大，不仅增加了工程量，而且会因实际水位低于设计水位而影响下级渠道的进水，如果n取值太小，设计的断面就偏小，输水能力不足，影响灌溉用水。渠道的边坡系数：边坡系数的大小关系到渠坡的稳定，要根据渠床土壤质地和渠道深度等条件选择适宜的数值渠道断面的宽深比：宽深比对渠道工程量和渠床稳定有较大影响，渠道宽深比的选择要考虑一下要求工程量最小，采用水力最优断面的宽深比可使渠道工程量最小。断面稳定，渠道断面过于窄深，容易产生冲刷；过于宽浅，又容易淤积，都会使渠床变形。稳定断面的宽深比应满足不冲、不淤要求，它与渠道流量、水流含沙情况、渠道比降等因素有关，应在总结当地已成渠道运行经验的基础上确定。一般比降小的渠道应选择较小的宽深比，以增大水力半径，加快水流速度；比降大的渠道应选择较大的宽深比，以减小流速，防止渠床冲刷。有力通航，有通航要求的渠道，应根据船舶吃水深度、错船所需的水面宽度以及通航的流速要求等确定渠道的断面尺寸。一般要求，渠道水面宽度应大于船舶宽度的2.6倍，船底以下水深应不小于15～30cm，项目区灌溉系统主要用于灌溉，所以这点可以不用考虑。渠道的不冲不淤流速：在稳定渠道中，允许的最大平均流速称为临界不冲流速用Vcs表示，允许的最小平均流速称为不淤流速，用Vcd表示，为了维持渠床稳定，渠道通过设计流量时的平均流速Vd应满足以下条件：Vcd<Vd<Vcs渠道均采用土渠，干支渠断面采用经济实用断面，斗农渠采用水力最优断面。3、支干渠横断面设计⑴、干渠的设计采用经济实用断面干渠的偏离系数拟定为1.01~1.04，糙率为0.025，比降为0.0002，干渠的边坡比为1.25，支渠的比降为0.0005，糙率为0.0225，支渠的边坡比为1，根据以下公式和步骤算出干支渠的断面。（1）拟定偏离系=1.02；（2）计算（3）计算宽深比（4）（5）（6）校核不冲不淤清水渠取0.3~0.4要求<<计算最低水深迭代法：（1）计算（2）初拟（或）代入下式当则计算终止，否则令继续迭代，一般需2~3次即可。干渠采用分段法设计，采用实用经济断面，各段尺寸设计如下表：渠道名称底宽b（m)水深h(m)边坡系数m渠床糙率n过水断面面积A（m2)湿周X(m)水力半径R(m)流量Q(m3/s)断面流速v(m/s)不淤流速v'(m/s)不冲流速v"(m/s)OA段5.082.31.50.02519.6313.381.477.4750.380.260.758AB段4.752.151.50.02517.1512.501.376.1650.360.250.745BC段4.201.91.50.02513.4011.051.214.310.320.230.717CD段3.321.51.50.0258.358.720.962.3910.290.210.676支渠采用实用经济断面，各支渠尺寸如下表：渠道名称底宽b（m)水深h(m)边坡系数m渠床糙率n过水断面面积A（m2)湿周X(m)水力半径R(m)流量Q(m3/s)断面流速v(m/s)不淤流速v'(m/s)不冲流速v"(m/s)一支1.640.9510.02252.465.070.490.9420.380.210.616二支1.991.1510.02253.616.130.591.5380.430.210.647三支2.161.2510.02254.266.670.641.8450.430.210.659四支2.331.3510.02254.977.200.692.3910.480.210.676⑵斗农渠断面设计采用水力最优断面，水力最优断面具有工程量最小的优点，小型渠道和石方渠道可以采用；大型渠道常采用宽浅断面。水力最优断面仅仅指输水能力最大的断面，不一定是最经济的断面，渠道设计断面的最佳形式还要根据渠床稳定要求、施工难易等因素确定。（1）计算宽深比（2）（3）（4）校核不冲不淤清水渠取0.3~0.4要求<<斗农渠采用水力最优断面设计，各渠尺寸如下表：渠道名称底宽b（m)水深h(m)边坡系数m渠床糙率n过水断面面积A（m2)湿周X(m)水力半径R(m)流量Q(m3/s)断面流速v(m/s)不淤流速v'(m/s)不冲流速v"(m/s)斗渠0.600.710.02250.913.120.290.4240.470.190.569农渠0.350.410.02250.301.790.170.1010.340.160.493干、支渠的横断面图如下：干渠横断面图支渠横断面图七、渠道纵断面设计1、渠首水位推算参考点较难灌到的地面点，在地形均匀变化的地区，参考点的选择原则是：若沿渠地面坡度大于渠道比降，渠道进水口附近的地面最难控制，反之，渠尾地面最难控制。由于该渠道沿渠地面坡度大于渠道比降，所以，渠道进水口附近的地面最难控制。因此在每个支渠同时选择最高点和最远点来进行水位推算。并且从下往上逐级推算。水位公式如下：H=A0+Δh+∑Li+∑φ

式中：HX——某一级渠道对上一级渠道要求的水位，mA0——渠道灌溉范围内参考点的地面高程，m；h0——参考点要求的灌水深，m，一般取0.1～0.2m；i——各级渠道的比降，各级渠道的比降可参考：干渠：1/5000，支渠：1/2000，斗渠1/1000，农渠：1/800，渡槽：1/1000～1/500。φ——渠道通过渠系建筑物时的水头损失，视不同建筑物而定。如下表：渠别控制面积进水闸节制闸渡槽倒虹吸公路桥（万亩）干渠10～400.1～0.20.10.150.4支渠1～60.1～0.20.070.070.30.05斗渠0.3～0.40.05～0.150.050.050.20.03农渠0.05推求结果如下表：渠别一支二支三支四支最高最远最高最远最高最远最高最远A02013.52013.72014.52014.3h0.20.20.20.20.20.20.20.2L农0800080008000800i农0.001250.001250.001250.001250.001250.001250.001250.00125∑Li101010101L斗11001100180018001900190020002000i斗0.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.001∑Li21.11.11.81.81.91.922L支160550015055007560001606500i支0.00050.00050.00050.00050.00050.00050.00050.0005∑Li30.082.750.0752.750.037530.083.25∑Li1.184.851.8755.551.93755.92.086.25φ0.340.40.340.430.340.370.340.37分点21.7218.9522.41519.8822.477520.9722.6221.1221.7222.41522.477522.62由上表可以看出四支渠的要求水位要高于其余三支渠的水位，因此用四支渠渠首的水位推算干渠渠首水位。Ho=HD+Li+∑φ=22.62+18400×0.0002+0.15×2+0.2=26.8(m)渠首控制水位：H0=26.8(m)渠道纵断面设计中的水位衔接干渠各段的水位衔接：可用渠道水深不变的条件下，改变各段渠道的宽度来衔接水位。也可同时改变水深和渠道宽度来衔接水位。上下级渠道的水位衔接：在渠道分水口出，上、下级渠道的水位应有一定的落差，一满足分水闸的局部水头损失。通常采用的做法是以设计水位为标准，上级渠道的设计水位高于下一级渠道的设计水位，以此确定下级渠道的高程；当上级渠道通过正常流量，都不能满足下级渠道的最低取水位，就应设置节制阀抬高上游水位，以保证下级渠道的取水。马清河灌区的渠道中，分水点4的设计水位高于前面分水点1、2和3的设计水位，因此，支渠一二三的进水口的地方必须设置跌水建筑物，来降低它的水头高度。建筑物前后的水位衔接：渠道上的交叉建筑物一般都有阻水作用，会产生水头损失，在渠道纵断面设计时，必须予以充分考虑。渠道纵断面绘制干渠纵断面各级参数如下表：进水闸隧洞分水点1渡槽分水点2渡槽分水点3分水点4桩号0+0003+0006+6008+00010+10012+20014+40018+400地面高程27.226.5525.7811.024.8312.023.8123.02设计水位26.826.0525.2825.024.4324.0123.4222.62最低水位26.325.5524.7824.523.9823.5623.0222.22堤顶高程27.626.8526.0825.825.1324.7124.1123.32渠底高程24.523.7523.1322.8522.5322.1121.9221.12比降1/50001/10001/50001/8001/50001/5001/5000干渠纵断面设计图如下：八、渠系建筑物水力计算马清河灌区所建的渠系建筑物包括：进水闸、隧洞、公路桥、节制闸、渡槽等。渠系建筑物的水力损失如下表：渡槽公路桥进水闸节制闸隧洞0.150.050.150.070.5九、渠道土方量计算渠道土方量应分段按挖方，填方分别计算，对于支渠和干渠，其横断面为梯形，计算横断面面积。由于渠道过水断面和渠道沿线地面的相对位置不同，渠道断面有挖方断面，填方断面和半挖半填断面三种形式。计算公式如下：1．挖方渠道，中心桩处挖深>=渠深A=H(D+m2*H)+[D+2b+2*m1*h+m2*(h-H)](h-H)式中：A：挖方渠道横断面积（）H：渠深（m）D：顶宽（m）h：挖深（m）b：渠底宽度（m）m1、m2,：渠道边坡与二台以上边坡系数2.填方渠道：A=（H+h）[2b+D+2*m2*H+(H+h)]-H(D+H*m2）式中：h：填方高度（m）m2：填方外坡的边坡系数3.半挖半填渠道：填方面积A=h(D+m2*h)挖方面积A=2[b+m(H-h)](H-h)桩号地面高程渠底高程开挖高度0+00027.224.52.73+00026.5523.752.86+60025.7823.132.658+00025.522.852.6510+10024.8322.532.312+20024.4122.112.314+40023.8121.921.8918+40023.0221.121.9十、马清河灌区工程数量统计1、渠道工程量统计马清河灌区的干渠及支渠采用混凝土进行防渗衬砌，衬砌厚度为4cm。斗渠和农渠不用衬砌。干渠OA干渠AB干渠BC干渠CD一支二支三支四支长度（km)6.63.54.345.55.566.5高(m)3.12.952.62.191.551.751.851.95宽（m）5.084.754.23.321.641.992.162.33湿周（m）16.2415.3713.5611.206.026.947.397.84设计流量（m3/s)7.4756.1654.312.3910.9421.5381.8452.391衬砌厚度（m）0.040.040.040.040.040.040.040.04混凝土数(m3/m)0.650.610.540.450.240.280.300.31混凝土总数（m3）4287.362151.802332.321792.641325.151526.581774.032039.60渠系建筑物统计进水闸隧洞分水闸渡槽公路桥跌水设施节制闸11321034十一、总结经过几个星期的努力奋战，灌溉排水工程学的课程设计终于结束了，在这段时间里，让我学到了很多东西，不仅使我在理论上对灌溉排水工程学