灌排課程設(shè)計

⑶、OA段的設(shè)計流量：QOA凈=QAB毛+Q一支毛=6.163+0.942=7.105(m3/s)σOA=1.9/7.1050.4=0.867QOA毛=QOA凈（1+σOA*LOA/100）=7.105*（1+0.867*6.0/100）=7.475(m3/s)干渠設(shè)計引水流量：Q0=7.745(m3/s)六、渠道橫斷面設(shè)計1、渠道縱橫斷面設(shè)計原理灌溉渠道一般為正坡明渠，按明渠均勻流公式設(shè)計。其基本公式為：V=式中：V——渠道平均流速，m/s；C——謝才系數(shù)，m0.5/s；R——水力半徑，m;i——渠底比降。謝才系數(shù)常用曼寧公式計算：C=式中：n——渠床糙率系數(shù)。2、渠道設(shè)計的依據(jù)渠底比降，比降選擇是否合理關(guān)系到工程造價和控制面積，應(yīng)根據(jù)渠道沿線的地面坡度、下級渠道進水口的水位要求，渠床土質(zhì)，水源含沙情況等因素，為了減少工程量，應(yīng)盡可能選用和地面坡度相近的渠底比降，一般隨著設(shè)計流量的逐級減小，渠底比降逐級增大渠床的糙率系數(shù)：渠床的糙率系數(shù)是否符合實際，直接影響到設(shè)計成果的精度，如果n值選的太大，渠道的設(shè)計斷面就偏大，不僅增加了工程量，而且會因?qū)嶋H水位低于設(shè)計水位而影響下級渠道的進水，如果n取值太小，設(shè)計的斷面就偏小，輸水能力不足，影響灌溉用水。渠道的邊坡系數(shù)：邊坡系數(shù)的大小關(guān)系到渠坡的穩(wěn)定，要根據(jù)渠床土壤質(zhì)地和渠道深度等條件選擇適宜的數(shù)值渠道斷面的寬深比：寬深比對渠道工程量和渠床穩(wěn)定有較大影響，渠道寬深比的選擇要考慮一下要求工程量最小，采用水力最優(yōu)斷面的寬深比可使渠道工程量最小。斷面穩(wěn)定，渠道斷面過于窄深，容易產(chǎn)生沖刷；過于寬淺，又容易淤積，都會使渠床變形。穩(wěn)定斷面的寬深比應(yīng)滿足不沖、不淤要求，它與渠道流量、水流含沙情況、渠道比降等因素有關(guān)，應(yīng)在總結(jié)當(dāng)?shù)匾殉汕肋\行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上確定。一般比降小的渠道應(yīng)選擇較小的寬深比，以增大水力半徑，加快水流速度；比降大的渠道應(yīng)選擇較大的寬深比，以減小流速，防止渠床沖刷。有力通航，有通航要求的渠道，應(yīng)根據(jù)船舶吃水深度、錯船所需的水面寬度以及通航的流速要求等確定渠道的斷面尺寸。一般要求，渠道水面寬度應(yīng)大于船舶寬度的2.6倍，船底以下水深應(yīng)不小于15～30cm，項目區(qū)灌溉系統(tǒng)主要用于灌溉，所以這點可以不用考慮。渠道的不沖不淤流速：在穩(wěn)定渠道中，允許的最大平均流速稱為臨界不沖流速用Vcs表示，允許的最小平均流速稱為不淤流速，用Vcd表示，為了維持渠床穩(wěn)定，渠道通過設(shè)計流量時的平均流速Vd應(yīng)滿足以下條件：Vcd<Vd<Vcs渠道均采用土渠，干支渠斷面采用經(jīng)濟實用斷面，斗農(nóng)渠采用水力最優(yōu)斷面。3、支干渠橫斷面設(shè)計⑴、干渠的設(shè)計采用經(jīng)濟實用斷面干渠的偏離系數(shù)擬定為1.01~1.04，糙率為0.025，比降為0.0002，干渠的邊坡比為1.25，支渠的比降為0.0005，糙率為0.0225，支渠的邊坡比為1，根據(jù)以下公式和步驟算出干支渠的斷面。（1）擬定偏離系=1.02；（2）計算（3）計算寬深比（4）（5）（6）校核不沖不淤清水渠取0.3~0.4要求<<計算最低水深迭代法：（1）計算（2）初擬（或）代入下式當(dāng)則計算終止，否則令繼續(xù)迭代，一般需2~3次即可。干渠采用分段法設(shè)計，采用實用經(jīng)濟斷面，各段尺寸設(shè)計如下表：渠道名稱底寬b（m)水深h(m)邊坡系數(shù)m渠床糙率n過水?dāng)嗝婷娣eA（m2)濕周X(m)水力半徑R(m)流量Q(m3/s)斷面流速v(m/s)不淤流速v'(m/s)不沖流速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支渠采用實用經(jīng)濟斷面，各支渠尺寸如下表：渠道名稱底寬b（m)水深h(m)邊坡系數(shù)m渠床糙率n過水?dāng)嗝婷娣eA（m2)濕周X(m)水力半徑R(m)流量Q(m3/s)斷面流速v(m/s)不淤流速v'(m/s)不沖流速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斗農(nóng)渠斷面設(shè)計采用水力最優(yōu)斷面，水力最優(yōu)斷面具有工程量最小的優(yōu)點，小型渠道和石方渠道可以采用；大型渠道常采用寬淺斷面。水力最優(yōu)斷面僅僅指輸水能力最大的斷面，不一定是最經(jīng)濟的斷面，渠道設(shè)計斷面的最佳形式還要根據(jù)渠床穩(wěn)定要求、施工難易等因素確定。（1）計算寬深比（2）（3）（4）校核不沖不淤清水渠取0.3~0.4要求<<斗農(nóng)渠采用水力最優(yōu)斷面設(shè)計，各渠尺寸如下表：渠道名稱底寬b（m)水深h(m)邊坡系數(shù)m渠床糙率n過水?dāng)嗝婷娣eA（m2)濕周X(m)水力半徑R(m)流量Q(m3/s)斷面流速v(m/s)不淤流速v'(m/s)不沖流速v"(m/s)斗渠0.600.710.02250.913.120.290.4240.470.190.569農(nóng)渠0.350.410.02250.301.790.170.1010.340.160.493干、支渠的橫斷面圖如下：干渠橫斷面圖支渠橫斷面圖七、渠道縱斷面設(shè)計1、渠首水位推算參考點較難灌到的地面點，在地形均勻變化的地區(qū)，參考點的選擇原則是：若沿渠地面坡度大于渠道比降，渠道進水口附近的地面最難控制，反之，渠尾地面最難控制。由于該渠道沿渠地面坡度大于渠道比降，所以，渠道進水口附近的地面最難控制。因此在每個支渠同時選擇最高點和最遠(yuǎn)點來進行水位推算。并且從下往上逐級推算。水位公式如下：H=A0+Δh+∑Li+∑φ

式中：HX——某一級渠道對上一級渠道要求的水位，mA0——渠道灌溉范圍內(nèi)參考點的地面高程，m；h0——參考點要求的灌水深，m，一般取0.1～0.2m；i——各級渠道的比降，各級渠道的比降可參考：干渠：1/5000，支渠：1/2000，斗渠1/1000，農(nóng)渠：1/800，渡槽：1/1000～1/500。φ——渠道通過渠系建筑物時的水頭損失，視不同建筑物而定。如下表：渠別控制面積進水閘節(jié)制閘渡槽倒虹吸公路橋（萬畝）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農(nóng)渠0.05推求結(jié)果如下表：渠別一支二支三支四支最高最遠(yuǎn)最高最遠(yuǎn)最高最遠(yuǎn)最高最遠(yuǎn)A02013.52013.72014.52014.3h0.20.20.20.20.20.20.20.2L農(nóng)0800080008000800i農(nóng)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分點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)渠道縱斷面設(shè)計中的水位銜接干渠各段的水位銜接：可用渠道水深不變的條件下，改變各段渠道的寬度來銜接水位。也可同時改變水深和渠道寬度來銜接水位。上下級渠道的水位銜接：在渠道分水口出，上、下級渠道的水位應(yīng)有一定的落差，一滿足分水閘的局部水頭損失。通常采用的做法是以設(shè)計水位為標(biāo)準(zhǔn)，上級渠道的設(shè)計水位高于下一級渠道的設(shè)計水位，以此確定下級渠道的高程；當(dāng)上級渠道通過正常流量，都不能滿足下級渠道的最低取水位，就應(yīng)設(shè)置節(jié)制閥抬高上游水位，以保證下級渠道的取水。馬清河灌區(qū)的渠道中，分水點4的設(shè)計水位高于前面分水點1、2和3的設(shè)計水位，因此，支渠一二三的進水口的地方必須設(shè)置跌水建筑物，來降低它的水頭高度。建筑物前后的水位銜接：渠道上的交叉建筑物一般都有阻水作用，會產(chǎn)生水頭損失，在渠道縱斷面設(shè)計時，必須予以充分考慮。渠道縱斷面繪制干渠縱斷面各級參數(shù)如下表：進水閘隧洞分水點1渡槽分水點2渡槽分水點3分水點4樁號0+0003+0006+6008+00010+10012+20014+40018+400地面高程27.226.5525.7811.024.8312.023.8123.02設(shè)計水位26.826.0525.2825.024.4324.0123.4222.62最低水位26.325.5524.7824.523.9823.5623.0222.22堤頂高程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干渠縱斷面設(shè)計圖如下：八、渠系建筑物水力計算馬清河灌區(qū)所建的渠系建筑物包括：進水閘、隧洞、公路橋、節(jié)制閘、渡槽等。渠系建筑物的水力損失如下表：渡槽公路橋進水閘節(jié)制閘隧洞0.150.050.150.070.5九、渠道土方量計算渠道土方量應(yīng)分段按挖方，填方分別計算，對于支渠和干渠，其橫斷面為梯形，計算橫斷面面積。由于渠道過水?dāng)嗝婧颓姥鼐€地面的相對位置不同，渠道斷面有挖方斷面，填方斷面和半挖半填斷面三種形式。計算公式如下：1．挖方渠道，中心樁處挖深>=渠深A(yù)=H(D+m2*H)+[D+2b+2*m1*h+m2*(h-H)](h-H)式中：A：挖方渠道橫斷面積（）H：渠深（m）D：頂寬（m）h：挖深（m）b：渠底寬度（m）m1、m2,：渠道邊坡與二臺以上邊坡系數(shù)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：填方外坡的邊坡系數(shù)3.半挖半填渠道：填方面積A=h(D+m2*h)挖方面積A=2[b+m(H-h)](H-h)樁號地面高程渠底高程開挖高度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、馬清河灌區(qū)工程數(shù)量統(tǒng)計1、渠道工程量統(tǒng)計馬清河灌區(qū)的干渠及支渠采用混凝土進行防滲襯砌，襯砌厚度為4cm。斗渠和農(nóng)渠不用襯砌。干渠OA干渠AB干渠BC干渠CD一支二支三支四支長度（km)6.63.54.345.55.566.5高(m)3.12.952.62.191.551.751.851.95寬（m）5.084.754.23.321.641.992.162.33濕周（m）16.2415.3713.5611.206.026.947.397.84設(shè)計流量（m3/s)7.4756.1654.312.3910.9421.5381.8452.391襯砌厚度（m）0.040.040.040.040.040.040.040.04混凝土數(shù)(m3/m)0.650.610.540.450.240.280.300.31混凝土總數(shù)（m3）4287.362151.802332.321792.641325.151526.581774.032039.60渠系建筑物統(tǒng)計進水閘隧洞分水閘渡槽公路橋跌水設(shè)施節(jié)制閘11321034十一、總結(jié)經(jīng)過幾個星期的努力奮戰(zhàn)，灌溉排水工程學(xué)的課程設(shè)計終于結(jié)束了，在這段時間里，讓我學(xué)到了很多東西，不僅使我在理論上對灌溉排水工程學(xué)