第八章 排水沟道系统

第八章排水沟道系统第一节排水沟道系统的规划布置排水沟道系统的组成：排水系统一般包括三部分：排水区内的排水沟系和蓄水设施（如湖泊、河沟、坑塘等）；排水区外的容泄区；排水枢纽（如排水闸，抽排站等）。第八章排水沟道系统排水沟道系统的组成：第八章排水沟道系统排水沟道系统的组成：排水沟系可分为干、支、斗、农4级沟道。某一地区或灌区的排水沟系究竟采用几级合适，主要由灌区面积、灌区地形、流域防洪除涝规划所决定。干、支、斗3级排水沟属于输水系统(称固定沟道)。农沟及其以下的沟道属于田间排水系统(称临时沟道)。容泄区多为天然湖泊、河网、洼地，也有人工兴建的容泄区。第八章排水沟道系统一、排水地区(包括灌区)的涝渍成因当地暴雨形成的地面径流；以地面径流的形式流入本地区的外来水，以地下径流形式流入本地区的外来水，灌区灌溉多余水量以及盐碱土冲洗水量等。第八章排水沟道系统第八章排水沟道系统排水不良的原因

属于承泄区和排水出口方面的问题水位差出水口较小排水泵站装机容量不足

属于排水区内部原因地形平坦土壤透水性差系统不配套或工程老化排水沟道阻塞或沟深间距不达标准

管理方面的问题排水管理体制不合理第八章排水沟道系统主要内容包括：①布置防洪堤线；②划分排水片；③选择排水承泄区；④规划布置排水系统；⑤协调各地区、各单位之间的排水要求和预估排水效果；⑥编制除涝排水系统的费用概算，进行方案比较。排水规划第八章排水沟道系统二、排水沟系的布置1.排水方式汛期排水和日常排水汛期排水自流排水和抽水排水水平(沟道)排水和垂直(或竖井)排水地面截流沟(有些地区称撇洪沟)和地下截流沟排水第八章排水沟道系统出口水位低、河床稳高水高排，低水低排上下级配合良好沟位于低处费省效宏与其它规划相协调外来水不进田二、排水沟系的布置布置原则第八章排水沟道系统第二节除涝设计标准排水设计标准包括内容：

排除地表多余降雨径流的除涝标准控制农田地下水位的排渍标准第八章排水沟道系统除涝设计标准的三种表达方式：以治理区发生一定重现期的暴雨，以治理区作物不受涝的保证率为标准。以某一定量暴雨或涝灾严重的典型年作为排涝设计标准。

在目前我国除涝规划设计中，使用最为普遍的是第一种除涝标准表达方式，这也是我．国《灌溉排水工程设计规范》中采用的表达方式。第八章排水沟道系统除涝设计标准耐淹能力（耐淹水深、耐淹历时）除涝设计标准排涝时间重现期暴雨采用暴雨历时长短，流域面积大小、地形、植被等条件而定。一般采用1、3、7、15、30天等时段第八章排水沟道系统几种作物的耐淹水深及耐淹历时表第八章排水沟道系统除涝设计标准该除涝系统扩建方案的除涝标准以采用暴雨重现期10年一遇的标准为好，其年费用和年损失Z最小，经济效益最显著。第三节排水流量计算排水流量作用：

是确定各级排水沟道断面、沟道上建筑物规模以及分析现有排水设施排水能力的主要依据。

第八章排水沟道系统设计排涝流量：确定排水沟道的断面尺寸。设计排渍流量：作为满足控制地下水位要求的地下水排水流量，又称日常排水流量，以此确定排水沟的沟底高程和排渍水位。第八章排水沟道系统一、设计排涝流量的计算

推求设计排涝流量(又称最大设计流量)的基本途径有二，一是用流量资料推求，二是用暴雨资料推求。

对于一般不受下游河、沟水位影响的排水沟，可由设计暴雨推求最大峰量作为设计排涝流量。对于不直接排入容泄区而汇入低洼滞涝区的排水沟，则须通过推求排涝流量过程线来确定设计排涝流量，这种经过滞涝区调蓄后的设计排涝流量常比最大排涝峰量小得多。一、设计排涝流量的计算第八章排水沟道系统对于山丘区或比降较陡的排水河沟或撇洪、截流沟，其暴雨排水过程线一般采用单位线法推求。对于平原低洼地区，河沟排涝流量还常常受下游承泄区水位或潮位的影响，应按非恒定流或非均匀流理论计算。二、国内计算排涝流量的常用方法第八章排水沟道系统主要有三种方法：

1．排涝模数经验公式法该法适用于大型涝区，需求出最大排涝流量的情况，其计算公式为：q—设计排涝模数,m3/(s.km2);F—排涝面积,km2;K—综合系数(反映河网配套程度、排水沟坡度、降雨历时及流域形状等因素)；R—设计径流深,mm;m—峰量指数(反映洪峰与洪量的关系)；n—递减指数(反映排涝模数与面积的关系)。2．平均排除法第八章排水沟道系统平均排除法:

以排水面积上的设计净雨在规定的排水时间内排除的平均排涝流量或平均排涝模数作为设计排涝流量或排涝模数的方法。Q——设计排涝流量，m3／s；

q——设计排涝模数，m3／(s·km2)；

F——排水沟控制的排水面积，km2；

R——设计径流深，mm；

a——径流系数；

P——设计暴雨量，mm；

h田蓄——水田滞蓄水深，mm，由水稻耐淹水深确定；

E——历时为t的水田田间腾发量，mm；

t——规定的排涝时间，d，主要根据作物的允许耐淹历时确定。对于水田，一般选3～5d排除；对于旱地、因耐淹较差，排涝时间应当选得短些，一般取1～3d。第八章排水沟道系统3．排涝流量过程线法第八章排水沟道系统当涝区内有较大的蓄涝区时，即蓄涝区水面占整个排涝区面积的5％以上时，需要考虑蓄涝区调蓄涝水的作用，并合理确定蓄涝区和排水闸、站等除涝工程的规模。对于这种情况，就需要采用概化过程线等方法推求设计排涝流量过程线，供蓄涝、排涝演算使用。二、排渍流量的计算第八章排水沟道系统单位面积上的排渍流量称为设计地下水排水模数或排渍模数[m3／(s·km2)]，其大小决定于地区气象特点(降雨、蒸发条件)、土质条件、水文地质条件和排水系统的密度等因素。对于排渍模数，一般难于进行理论分析，给出计算公式，而是根据实测资料分析确定。一般在降雨持续时间长、土壤透水性强和排水沟系密度较大的地区，设计排渍模数具有较大的数值。设计内水位：指排水出口处的沟道通过排涝流量时的水面高程；而在排渍情况下，设计内水位一般应定在农田地下水位降到规定深度的高程上。设计外水位：指承泄区对应于某一设计频率暴雨的最高或平均水位。第四节设计内外水位的选择第八章排水沟道系统第八章排水沟道系统第四节设计内外水位的选择设计内水位（排涝）——排水出口处沟道通过设计排涝流量时的水位。设计内水位（排渍）——地下水的设计排渍水位。设计外水位——容泄区的设计排水水位.第四节设计内外水位的选择第八章排水沟道系统1.外水位的选择标准涝区设计降雨与承泄区同频率遭遇的可能性较大时，选取与涝区暴雨重现期相应的外水位。涝区设计降雨与承泄区同频率遭遇的可能性不大时，选取多年平均的外水位。2.水位特征期的选择原则第四节设计内外水位的选择

涝区设计降雨与承泄区同频率遭遇的可能性较大时，选取与涝区暴雨重现期相应的承泄区排涝时段的平均情况。

涝区设计降雨与承泄区同频率遭遇的可能性不大时，选取排涝时段平均高水位多年平均。第八章排水沟道系统第五节排水沟的设计水位和排水沟断面设计第八章排水沟道系统排水沟的设计水位两点要求：

沟道能够通过设计流量,即满足排涝要求；满足地下水位控制要求，即满足排渍要求。一、排水沟的设计水位第八章排水沟道系统一、排水沟的设计水位（1）排渍水位（日常水位）第五节排水沟的设计水位和排水沟断面设计这是排水沟经常需要维持的水位，在平原地区主要由控制地下水位的要求(防渍或防止土壤盐碱化)所决定第八章排水沟道系统

一、排水沟的设计水位（1）排渍水位（日常水位）第八章排水沟道系统（1）排渍水位（日常水位）Z排渍—为干沟沟口的排渍水位；A0—为最远处低洼地面高程；D农—为农沟水位离地面距离；L—为农沟水位离地面距离；i—为水面比降;△

Z—为局部水头损失.排水沟需要经常维持的水位，以控制地下水位，满足防渍或防盐碱化的要求。干沟沟口排渍水位推算公式第八章排水沟道系统（2）排涝水位（最高水位）相应于排水沟最大设计流量（即满足排涝要求）时的水位叫最高设计水位，又称为排涝水位。确定排涝水位的方法也不同，但基本上分为下述两种情况。

承泄区水位较低，按排涝流量计算；

承泄区水位较高，长期顶托难以自流，若无内排站，则最高水位离地面0.2~0.3m;或有内排站，则最高水位可高于地面，筑堤。第八章排水沟道系统二、排水沟断面设计当排水沟的设计流量和设计水位确定后，便可确定沟道的断面尺寸，包括水深与底宽等。设计时，一般根据排涝设计流量计算沟道的断面尺寸，如有通航、养殖、蓄涝和灌溉等要求，则应采用各种要求都能满足的断面。(1)排水沟的比降(i)平原地区沟道比降可在下列范围内选择：干沟为1/6000～1/20000,支沟为1/4000～1/10000，斗沟为1/2000～1/5000。排灌两用沟道内有反向输水出现的情况下，则沟道比降宜较平缓，其方向则以排水方向为准。1.根据排涝设计流量确定沟道的过水断面第八章排水沟道系统(2)沟道的边坡系数(m)由于地下水汇入的渗透压力、坡面径流冲刷和沟内滞涝蓄水时波浪冲蚀等原因，沟坡容易坍塌，所以排水沟边坡一般比灌溉边坡为缓。第八章排水沟道系统(3)排水沟的糙率(n)

对于新挖沟道，其糙率与灌溉渠道相同，约为0．02～0．025，而对于容易长草的沟道，一般采用较大的数值，取0.025～0.03。第八章排水沟道系统

2．根据灌溉引水要求校核排水沟道底宽当利用排水沟引水灌溉时，水位往往形成倒坡或平坡，这就需要按非均匀流公式推算排水沟引水灌溉时的水面曲线，借以校核排水沟在输水距离和流速等方面能否符合灌溉引水的要求，如不符合，则应调整排水沟的水力要素。第八章排水沟道系统防止排水沟的塌坡现象是设计沟道横断面的重要问题，特别是在砂质土地带，更需重视。沟道塌坡不但使排水不畅，而且增加清淤负担。针对边坡破坏的主要原因，在结构设计中，除应用稳定的边坡系数外，还可以采取下列措施以稳定排水沟的边坡。

2．根据灌溉引水要求校核排水沟道底宽第八章排水沟道系统

防止地面径流的冲蚀，如利用截流沟、截流堤或沟边道路防止地面径流漫坡注入沟道；或采取护坡措施，如种植草皮和干砌块石等；

减轻地下径流的破坏作用，排水沟与灌溉渠道如采取相邻布置的方式，则沟、渠之间可安排道路或使沟道采用不对称断面，即靠近灌渠一侧采用较缓的边坡；

对于沟道较深和土质松散的排水沟，采用复式断面，可以减少沟坡的破坏。

2．根据灌溉引水要求校核排水沟道底宽第八章排水沟道系统第六节承泄区整治承泄区一般应满足下列要求：在排水地区排除日常流量时，承泄区的水位应不使排水系统产生壅水，保证正常排渍；在汛期，承泄区应具有足够的输水能力或容蓄能力，能及时排泄或容纳由排水区排出的全部水量。此时，不能因承泄区水位高而淹没农田，或者虽然局部产生浸没或淹没，但淹水深度和淹水历时不得超过耐淹标准；具