灌溉渠道流量推算

灌溉渠道流量推算一、渠道流量概述1、設(shè)計流量在灌溉設(shè)計標準下為滿足灌溉要求而要求的最大流量設(shè)計流量是渠道的毛流量是確定渠道斷面和建筑物尺寸的主要依據(jù)。2、最小流量設(shè)計標準下，渠道發(fā)生的最小流量出現(xiàn)最下灌水定額時發(fā)生；用于水位校核和節(jié)制閘位置確定發(fā)生最小流量時，如果下級渠道最小流量時水位低于上級渠道水位，不需要節(jié)制閘，否則需要節(jié)制閘抬高水位保證下游正常取水。當最小流量過小時，可通過縮短灌水延續(xù)時間的方法增加之。返回3、加大流量考慮其他因素可能出現(xiàn)的附加流量而將設(shè)計流量適當擴大灌溉面積擴大種植結(jié)構(gòu)調(diào)整降雨徑流用于渠道堤定高程確定返回二、渠道水量損失1、水量損失的原因渠床滲漏閘門漏水渠道退水蒸發(fā)損失人為因素2、影響水量損失的因素工程質(zhì)量渠道土質(zhì)、襯砌材料管理水平我國0.5左右,每年滲漏水量約2000億m3

。節(jié)水規(guī)范：大型灌區(qū)不應(yīng)低于0.55；中型灌區(qū)不應(yīng)低于0.65；小型灌區(qū)不應(yīng)低于0.75；井灌區(qū)采用渠道防滲不應(yīng)低于0.9，采用管道輸水不應(yīng)低于0.95。

國外先進國家可達到0.7－0.8以上3、水量損失計算A－土壤透水系數(shù)m－透水指數(shù)Qn－渠道凈流量渠道流量越大，損失比例越小集中輪灌的依據(jù)。若考慮地下水頂托或渠道防滲時，需乘修正系數(shù)或折減系數(shù)。渠道毛流量計算Q毛＝Q凈＋Q損Q損＝σ×L×Q凈渠道的設(shè)計流量是渠道的毛流量。4、利用經(jīng)驗系數(shù)估算輸水損失1）渠道水利用系數(shù)ηc=Qn/QgC-channal,g-gross,n-net反映一條渠道的損失情況，或同一級渠道的平均損失情況2）渠系水利用系數(shù)ηs=η干×η支反映灌溉渠系的損失情況3）田間水利用系數(shù)灌入田間的有效水量與末端固定渠道放水量之比。與灌水方法和田間工程狀況有關(guān)；是反映灌水技術(shù)水平的重要指標；ηf=A*m/W凈4）灌溉水利用系數(shù)η水＝ηf×ηs三、渠道工作制度1、續(xù)灌在一次灌水延續(xù)時間內(nèi)，渠道連續(xù)輸水干渠、支渠多采用續(xù)灌優(yōu)點：可以使得用水單位受益均勻避免水量過于集中，減少渠道規(guī)模，便于組織生產(chǎn)2、輪灌同一級渠道在一次灌水延續(xù)時間內(nèi)輪流供水一般用于斗渠和農(nóng)渠在發(fā)生最小流量時（支渠流量較小時），支渠可能輪灌優(yōu)點縮短渠道的輸水時間，水量集中，減少水量損失田間渠道流量大，利于提高灌水效率和灌水效果缺點渠道流量大，工程量大影響渠道的均衡受益四、渠道設(shè)計流量推算1.輪灌渠道;流量推算1)根據(jù)輪灌組劃分,自上而下確定末級續(xù)灌渠道的田間凈流量(不計水量損失需要的流量)A：末級續(xù)灌渠道一般為支渠Q支田凈=A支×q設(shè)B：確定支渠控制的每條農(nóng)渠的田間凈流量輪灌中只有部分農(nóng)渠同時供水Q農(nóng)田凈＝Q支田凈/（n×K)C：自下而上推算各級渠道的設(shè)計流量渠道的凈流量等于其控制的同時灌溉的下級渠道的毛流量之和該渠道的設(shè)計流量＝凈流量＋渠道損失水量損失水量可用經(jīng)驗公式計算，亦可利用經(jīng)驗系數(shù)估算，得到各級渠道的渠道水利用系數(shù)。D：對于支渠較多的灌區(qū)，可選典型支渠進行計算其支渠水利用系數(shù)，作為擴大指標，求其他支渠的設(shè)計流量

Q支渠＝A×q/n支水2、續(xù)灌渠道設(shè)計流量推算續(xù)灌渠道流量可由下級渠道毛流量自下而上推算一般采用經(jīng)驗公式計算水量損失續(xù)灌渠道由于各渠段流量差異較大，一般采用變斷面形式。設(shè)計舉例：P103渠道流量推算舉例P1041。計算典型支渠以下斗、農(nóng)渠設(shè)計流量A支渠田間凈流量0.864B農(nóng)渠田間凈流量和農(nóng)渠凈流量C農(nóng)渠毛流量D斗渠凈流量和毛流量2。典型支渠凈流量和毛流量設(shè)計凈流量計算長度3、典型支渠的灌溉水利用系數(shù)n支，水＝Q支田凈流/Q支毛n支，水＝n支×nd斗×n農(nóng)，水×n田4、計算其他支渠的設(shè)計流量5、計算干渠的設(shè)計流量各渠段設(shè)計流量不同，斷面亦應(yīng)有變化五、渠道最小流量和加大流量1、最小流量以設(shè)計灌水率圖中最小的灌水模數(shù)確定計算方法系統(tǒng)2、加大流量Qj=J×Qd第四節(jié)渠道縱橫斷面設(shè)計渠道縱橫斷面設(shè)計，除滿足輸水、配水要求外，還應(yīng)滿足渠床穩(wěn)定要求?？v向穩(wěn)定：通過控制渠道底坡實現(xiàn)平面穩(wěn)定：控制寬深比一、設(shè)計原理：采用明渠均勻流公式二、梯形渠道設(shè)計方法設(shè)計要求：工程量小A：流量一定時，過水斷面最小（挖方量?。〣：過水斷面一定時，通過流量最大。若考慮襯砌費用，應(yīng)為濕周最小。思考：填方渠道時，最優(yōu)斷面是否工程量最?。孔罴褦嗝鏉M足A、B條件的橫斷面渠道的縱橫斷面設(shè)計不是相互獨立的，而是互相聯(lián)系的。（一）梯形渠道設(shè)計參數(shù)確定1、渠道比降i盡量使i與地面坡度一致滿足渠床穩(wěn)定要求小于不沖流速大于不淤流速：多泥沙河流不許考慮。隨著渠道設(shè)計流量的減少，底坡逐漸增加干渠、支渠較緩，斗渠、農(nóng)渠陡抽水灌區(qū)和平原灌區(qū)，渠道底坡宜緩擴大灌溉面積減少提水成本南水北調(diào)平坡渠道、河套灌區(qū)2、渠床的糙率系數(shù)n1）影響因素襯砌材料施工質(zhì)量是否有雜草等2）選擇不當可能產(chǎn)生的后果A：n偏大B：n偏小3、渠道邊坡系數(shù)m邊坡水平投影/垂直投影與渠道土質(zhì)、深度有關(guān)大型渠道需要進行邊坡穩(wěn)定性分析后確定滑坡滲透壓力破壞4、寬深比α渠道底寬與設(shè)計水深之比選擇時考慮因素A工程量小大型渠道一般不用最優(yōu)斷面B斷面穩(wěn)定滿足不沖、不淤要求C通航、養(yǎng)殖等其他要求。5、不沖和不淤流速1）不沖流速穩(wěn)定渠道允許的最大平均流速，稱為不沖流速與渠床土壤質(zhì)地、水流含沙量等有關(guān)由試驗確定或經(jīng)驗公式估算V＝KQ0.12)不淤流速渠道挾沙能力隨流速減小而降低，當流速達到一定程度時，泥沙開始沉積。泥沙將沉而未沉?xí)r的流速為臨界不淤流速。（二）渠道水力計算1、確定渠道設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量Q、底坡i、邊坡m、糙率n不沖、不淤流速Vcs、Vcd2、選擇底寬b,確定水深h3、進行流速校核4、如果流速不滿足穩(wěn)定要求，重復(fù)2步驟渠道設(shè)計方法的改進1、試算法從小到大試算水深，直至水深所對應(yīng)的流量等于設(shè)計流量

REALM,N,I,B,X,R,hREAD(*,*)M,N,I,B,QDO100H=0.05,10,0.01A0=(B+M*H)*HX=B+2*SQRT(1+M*M)*HR=A0/XQ0=A0*R**(2/3.0)*SQRT(I)/NE＝ABS(Q0-Q)/Q0IF(E.LE.0.001)GOTO200100CONTINUEWRITE(*,*)‘H=’,HEND2、迭代公式（梯形渠道）迭代法程序REALM,N,I,B,A,X,R,C,hWRITE(*,*)’INPUM,N,I,B,QINORDER’READ(*,*)M,N,I,B,QE=0.1H1=0.5K=0A=(Q*N)**0.6/I**0.3C=2*SQRT(1+M*M)100IF(E.GT.0.01)THENH2=A*(B+C*H1)**0.4/(B+M*H1)E=ABS(H2-H1)/H1H1=H2K=K+1GOTO100ENDIFWRITE(*,*)‘H=’,H2WRITE(*,*)‘K=’,KEND（三）渠道過水斷面以上部分設(shè)計1、渠道加大水深通過加大流量時的水深渠道底寬已經(jīng)確定。2、安全超高防止風(fēng)浪引起的漫溢而在加大水位以上的超高△H＝0.25hj+0.23、渠道堤頂寬度方便管理滿足交通要求，按照道路設(shè)計生產(chǎn)道、田間道、支道三、渠道橫斷面結(jié)構(gòu)1、挖方渠道坡面防護（水土保持）深挖渠道采用復(fù)式斷面便于施工、匯流2、填方渠道填方渠道穩(wěn)定性差預(yù)留沉降量排水降低浸潤線3、半填、半挖渠道可以充分利用棄土，減少運輸和水土流失，是最佳形式；挖方量要考慮一定的沉降預(yù)留量（10～30％）四、渠道縱斷面設(shè)計(一）設(shè)計目的滿足流量要求（和橫斷面設(shè)計結(jié)合，i選擇）滿足水位控制要求根據(jù)灌溉要求確定渠道空間位置（二）設(shè)計任務(wù)確定不同樁號的設(shè)計水位、最小水位和渠頂、渠底線、地面線；根據(jù)堤頂和地面線位置確定渠道位置選擇是否合適若渠道多為填方或填方過高，則可能是渠道位置選擇過低，或者渠道底坡過大；確定渠道建筑物的位置根據(jù)上下游水位確定是否需要建筑物；如水閘、迭水、渡槽等等（三）設(shè)計步驟1、渠道水位推算水位要求：滿足支流灌溉控制點A0確定的原則：渠道緩于地面，渠道進水口最難灌，取渠首處高程渠道陡于地面，渠道末端最難灌溉，取渠尾部高程2、縱斷面圖繪制（簡）內(nèi)容：五條線、建筑物、水頭損失。步驟：1、地面高程線2、建筑物位置和符號3、設(shè)計水位線4、渠底線（平行設(shè)計水位線減去設(shè)計水深）5、最小水位線（渠底＋最小水深）6、堤頂線（渠底線＋加大水深＋超高）7、樁號和高程3、水位銜接（1）同級渠道不同渠段水位銜接A上下段渠道流量差別不大時，調(diào)整渠道寬深比，使其水深一致?？梢酝瑫r調(diào)整，或調(diào)整下級渠道；減小底寬、底坡均可增加下游水深。B上段渠道水位足夠時，以下游渠段確定上級渠道渠底。確定下段渠道渠底和水深，下段渠道與上段渠底平齊（較少）C上游渠道水位較低無法抬高時，需要抬高下游渠底（不超過15-20cm)（2）建筑物前后水位銜接A較短的建筑物（圖中是點）可將局部水頭和沿程水頭損失一并考慮，在建筑物中心位置集中扣除B建筑物較長（圖中標注長度），在其進出口和長度方向上扣除局部和沿程損失（圖）C跌水可用垂線連接（3）上下級渠道水位銜接A、以設(shè)計水位為準，上級渠道水位高于下級渠道；上級渠道設(shè)計水深高于下級渠道設(shè)計水深，滿足支流要求；若發(fā)生最小流量，相應(yīng)水位可能無法滿足支流引水要求，需要節(jié)制閘B以下級渠道最小水位為準，抬高上級渠道最小水位；多余水頭采用進水閘消除。抬高渠首水位減小渠道底坡第五節(jié)渠道防滲一、渠道防滲的意義（一）優(yōu)點1、節(jié)水、節(jié)能，降低成本2、提高輸水速度3、減少維護費用（淤積少、穩(wěn)