灌溉渠道设计流量计算.doc
- 格式:docx
- 大小:39.88 KB
- 文档页数:10
1、干渠长度及控制灌溉面积渠道支1支2支3支4合计干渠长度 1.88km 4.25km 4.38km 3.75km 14.26km长度 4.5km 4.2km 4.6km 5.3km 18.6km毛面积 1.6万亩 2.9万亩 3.1万亩3.4万亩11万亩灌溉面积 1.28万亩 2.32万亩 2.48万亩 2.72万亩8.8万亩2、渠道工作制度渠道工作制度采用轮灌方式,并采用集中编组,12条斗渠每6条一组,18条农渠每9条一组。
(见图)3、典型支渠设计流量推算取支3为典型支渠道。
由修正后的灌水率图得q设=0.75m3/(s·万亩) (1)计算农渠的设计流量支3渠田间净流量Q支3田净=A3×q设=2.48×0.75=1.860m3/s因为斗农分两组轮灌,同时工作的斗渠有6条,同时工作的农渠有9条所以农渠的田间净流量为:Q农田净=Q农田净/(n×k)=1.860/54=0.0344m3/s取田间水利用系数ηf=0.95,则农渠净流量为:Q农净=Q农田净/ηf=0.0363m3/s灌区土壤为中粘壤土,查表得土壤透水性参数:A=1.9、m=0.4。
据此可计算农渠每公里输水损失系数为:σ农=A/(100×Q农净m)=1.9/(100×0.03630.4)=0.0716 农渠毛流量Q农毛=Q农净(1+σ农×L农)=0.0363×(1+0.0716×0.463)=0.0375 m3/s (2)计算斗渠的设计流量因为一条斗渠内同时工作的农渠有9条,所以斗渠的净流量为:Q 斗净=9×Q 农毛=9×0.0375=0.3375 m 3/s农渠分两组轮灌,各组要求斗渠供给的净流量相等。
斗渠平均工作长度取L 斗=1.34km斗渠每公里输水损失系数为:σ斗=A/(100×Q 斗净m )=1.9/(100×0.33750.4)=0.0293斗渠毛流量为:Q 斗毛=Q 斗净(1+σ斗×L 斗)=0.3375×(1+0.0293×1.34)=0.3508 m 3/s (3)计算支3渠的设计流量 斗渠也分两组轮灌。
泵站设计流量计算流量的公式如下:
Q=mA/3600Ttη
式中:Q——泵站设计流量,m3/s
m——最大一次灌水定额,m3/hm2 这里取103立方米/亩。
既m=15*105
A——灌溉面积,hm2
T——灌水延续时间,指灌区一次灌水所需延续的天数, 一个周期取7天
t——水泵每天工作时间,h 每天工作22小时
η——灌溉水的有效利用系数这里取 0.85
斗、农渠设计流量计算:
项目区的灌水方式提水灌溉,因此,毛灌水率的计算分别采用以下公式:q1=15a〃m/(3600×22〃T〃η)=15a〃m/(79200〃T〃η)
式中:
q1——提水灌溉方式下设计毛灌水率(立方米/秒〃公顷);
q2——自流灌溉方式下设计毛灌水率(立方米/秒〃公顷);
a——单位灌水面积(1公顷);
m——灌水定额(水田中稻泡田定而103立方米/亩);
T——灌水周期(续灌方式取7天);
η——渠道利用系数(取0.85和0.9)。
项目区续灌条件下设计流量的计算
项目区续灌条件下渠道设计流量,按照下式计算:
Q = q1〃A或Q = q2〃A
式中:
Q——设计流量(m3/s);
A——灌溉面积(公顷);
q1——提水灌溉方式下设计毛灌水率(立方米/秒〃公顷)。
渠道流量计算项目区为支、斗、农三级渠系,其灌溉方式为轮灌。
根据项目区农作物组成、灌溉制度,按《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)进行灌水率的计算,以累计20~30d以上的最大灌水率为设计灌水率。
根据《农田水利学》,根据调查统计,大面积水稻灌区(万亩以上)的设计灌水率一般为0.45~0.6m3/(s·万亩);水旱田均有的大中型灌区,其综合净灌水率可按水旱田比例加权平均求得。
对于控制灌溉面积较小得斗、农渠(灌溉面积几十亩到上千亩),常要在短时间内集中灌水,故其设计净灌水率远较上述经验数字为大。
本次设计支渠净灌水率属于控制灌溉面积较小得灌区。
需在短时间内集中供水。
根据要求并结合灌区实际情况,经调整,项目区设计灌水率确定为0.392m3/(s·万亩)。
灌水率见下图:灌水方式:本次设计二支渠上斗渠灌水方式采用轮灌进行灌溉,二支渠共控制二支一斗、二支一分斗、二支二斗、二支三斗、二支三分斗、二支四斗、二支五斗7条斗渠。
根据七十团条田分布图以及七十团建场时土地规划设计,分为三个轮灌组,具体分组情况见下表:二支渠轮灌组划分表每条斗渠分两次灌完,斗渠上农渠轮灌组划分详见二支渠各轮灌组农渠流量计算表。
根据《农田水利学》有关公式推求各级渠道设计流量:(1)计算农渠流量:推求二支渠田间净流量为:Q支田净=A二支×q设Q支田净:为二支渠田间净流量,m3/s;A二支:二支渠控制灌溉面积,为1.7665万亩;q设:设计灌水率,为0.392m3/(s·万亩)Q支田净=0.392×1.7665=0.692(m3/s)因为二支渠分为三个轮灌组,所以每个轮灌组农渠田间净流量为:Q农田净=Q支田净/(n×k)Q农田净: 为农渠田间净流量,m3/s;n:同时工作斗渠数;k:每条斗渠上同时工作农渠数;考虑二支渠斗渠上农渠数不一致,本次设计(n×k)即为每个轮灌组同时工作农渠数。
灌溉渠道设计流量计算灌溉渠道的设计流量计算是农田灌溉系统设计的重要一环,它直接关系到农田的灌溉效果和经济效益。
本文将从渠道设计流量的概念、计算方法、关键参数等方面进行分析和讨论。
一、渠道设计流量的概念渠道设计流量是指在一定时间内渠道中流过的水量,通常以立方米/秒(m³/s)来表示。
灌溉渠道设计流量的确定是为了满足农田的灌溉需求,保证农作物生长所需的水量充足,以提高农田的产量和质量。
二、渠道设计流量的计算方法渠道设计流量的计算方法有多种,下面介绍两种常用的方法。
1.一维定常流计算方法一维定常流计算方法是指通过数学模型和公式计算出渠道中的定常流速、水位和流量。
该方法适用于有一定长度的矩形渠道、梯形渠道和圆形渠道等简单形状的渠道。
具体的计算过程如下:(1)选取合适的渠道截面形状,确定渠道的几何形状和尺寸参数(如底宽、侧坡和高度等)。
(2)根据实际情况和设计要求,选择合适的水力参数(如底坡、粗糙系数和水的密度等)。
(3)利用水力学基本方程和公式,计算流速和水位。
可以采用曼宁公式、切比雪夫公式等。
(4)根据流速和水位,计算出渠道的设计流量。
2.模拟计算方法模拟计算方法是指通过计算机模拟渠道流动的过程,得到流量的预测和仿真结果。
该方法适用于复杂的渠道系统,如曲线渠道、分岔渠道和交叉渠道等。
模拟计算方法可以利用流体力学原理和数值计算方法,进行流动过程的模拟和分析。
具体的计算过程如下:(1)建立渠道的几何模型,包括渠道的形状和尺寸等。
(2)设置边界条件和初始条件,如入口流量、出口水位、底坡和粗糙系数等。
(3)选择合适的数值方法和迭代算法,进行模拟计算。
(4)分析计算结果,得到流量的预测值。
三、渠道设计流量计算的关键参数渠道设计流量的计算过程中,需要考虑一些关键参数,下面介绍几个常用的参数。
1.渠道截面形状和尺寸渠道截面的形状和尺寸直接决定了渠道的流量能力。
常见的渠道截面形状有矩形、梯形和圆形等。
根据渠道的实际情况和设计要求,选择合适的截面形状和尺寸。
①田间净流量Q田净Q1西支田净=A支×q设0.071024式中:A0.184 Q1西支田净—支渠田间净流量,m3/s;A支—支渠控制面积,万亩;q设—设计灌水率,m3/(s·万亩)q0.386②农渠田间净流量Q农田净根据拟定的渠道工作制度,同时工作的斗渠2条,每条斗渠上同时工作的农渠按3条计,Q农田净=Q1西支田净/(n×k)计算得:Q农田净=条数60.011837③农渠净流量Q农净取田间水利用系数η田=0.9Q农净=Q农田净/η田η田0.90.013153η田本区域为偏沙性土壤,土壤相应的透水性参数A=3.4,m=0.5,由于渠道为夯实渠道,渠道水损失需要进行折减,查表可知相应的渗水量折减系数β取0.3,由此可计算农渠每公里输σ农=A/(100Q农净m)×βA 3.4σ农0.296465β1④农渠设计流量Q农设m0.5农渠计算取典型长度600m,工作长度按农渠的一半计算,为300m,农渠设计流量为:Q农设=Q农净(1+σ农L农)L农0.30.014322农渠水利用系数η农=Q农净/Q农设0.918325η农⑤斗渠净流量Q斗净Q斗净=Q农设×k0.042967⑥斗渠设计流量Q斗设斗渠取典型计算长度800m,工作长度L斗按斗渠长度的50%计算,即0.8×0.5=0.4km。
则斗渠的设计流量Q斗Q斗设=Q斗净(1+σ斗L斗)L斗0.40.045786β1k式中:σ斗=A/(100Q斗净m)×β0.164025斗渠水利用系数η斗=Q斗净/Q斗设0.93843η斗⑦支渠设计流量支渠1同时工作的斗渠k=2条,则:Q1支净=Q斗设×20.091572支渠设计流量Q支设:由Q支净、A、m,根据计算,σ支=0.0116,支渠典型长度0.75km,取工作长度0.375 km,σ支=A/(100Q支净m)×β0.112356Q1支设=Q1支净(1+σ1支L1支)L支0.40.095431支渠水利用系数η支=Q支净/Q支设0.95957η支1⑨计算一支渠灌溉水利用系数η1西支水=Q1西支田净/Q1西支设0.744247⑩推求其它支渠设计流⑴计算其它支渠的田间净流量Q2西支田净A20.10.03088Q3西支田净A300.015054Q4西支田净A400.006948Q5西支田净A50.10.025476⑵计算其它支渠的设计流量以典型支渠(西一支渠)的灌溉水利用系数作为扩大指标,用来计算其它支渠的设计流量Q2西支设=Q2西支田净/η1西支水0.041492Q3西支设=Q3西支田净/η1西支水0.020227Q4西支设=Q4西支田净/η1西支水0.009336Q5西支设=Q5西支田净/η1西支水0.03423111推求各段干渠设计流⑴西DE段设计流量Q 西DE净=Q5西支设0.034231σ西DE= A/(100Q西DE净m)×βL0.60.183769η干Q西DE设=Q西DE净(1+σ西DEL西DE)0.038131⑵西CD段设计流量Q西CD净=Q西DE设+Q4西支设0.047466σ西CD= A/(100Q西L0.50.183769η干DE净m)×βQ西CD设=Q西CD净(10.048246+σ西DEL西DE)⑶西BC段设计流量Q西BC净=Q西CD设+Q30.068473西支设σ西BC= A/(100Q西L0.20.183769η干DE净m)×βQ西BC设=Q西BC净(10.071242+σ西BCL西BC)⑷西AB段设计流量Q西AB净=Q西BC设+Q20.112733西支设σ西AB= A/(100Q西L10.101263η干AB净m)×βQ西AB设=Q西AB净(10.123578+σ西ABL西AB)⑸西OA段设计流量Q西OA净=Q西AB设+Q10.219009西支设σ西OA= A/(100Q西L10.072652η干OA净m)×βQ西OA设=Q西OA净(10.234125+σ西OAL西OA)η干综灌溉水利用系数0.6380581.6853310.90.9183250.3870.93843 0.959570.8977170.9838350.961142 0.9122420.935437 0.930302。
灌溉渠道的流量计算是确定灌溉水流通过渠道的速度和量的过程。
这对于有效管理水资源、确保农田灌溉水平和提高农作物产量非常重要。
以下是灌溉渠道流量计算的概述及分类:
流量计算概述:
1. 基本公式:流量计算通常依据流量公式进行,其中最基本的流量公式为Q = A * V,其中Q 代表流量(单位为立方米/秒),A 代表横截面积(单位为平方米),V 代表流速(单位为米/秒)。
2. 测量方法:流量计算可以通过不同的方法进行,包括流速仪、流量计、小堰等设备来测量水流速度和流量。
3. 因素考虑:在进行流量计算时,需要考虑渠道的横截面形状、坡度、摩擦阻力等因素,以确保计算结果的准确性。
流量计算分类:
1. 理论计算法:根据渠道的横截面形状、水流速度等参数,通过理论公式计算得出水流的流量。
常用的理论计算方法包括曼宁公式、切比雪夫公式等。
2. 实测法:利用流速仪、流量计等设备对实际渠道中的水流进行直接测量,从而得出准确的流量数据。
3. 水头法:利用水头差、水流速度等参数,通过水头法计算得出水流的流量,适用于有一定坡度的渠道。
4. 模型模拟法:基于流体力学原理,通过建立渠道水流模型进行数值模拟,计算出水流的流量情况。
5. 经验公式法:根据实际经验总结出的计算公式,快速估算水流量,适用于一些简单的情况。
在实际应用中,根据不同的情况和要求,可以选择合适的流量计算方法来确保水资源的有效利用和渠道灌溉的顺利进行。
灌溉渠道设计流量计算灌溉渠道设计流量是指为了满足农田灌溉需要,合理确定灌溉渠道的设计流量,以保证农田灌溉的正常进行和农作物生长的需要。
设计流量是灌溉渠道设计的重要参数,通过合理的计算和确定,可以有效地保证灌溉渠道的运行和水利工程的安全性。
本文将对灌溉渠道设计流量的计算方法进行详细介绍。
首先,灌溉渠道设计流量的计算需要考虑一系列因素,包括灌溉区面积、农作物的水需求、灌排系数、流量标准、设计年供水日数等。
其中,灌溉区面积是确定设计流量的重要参考因素之一,可以通过对灌溉区域的土地利用类型和面积进行调查和测量来获得。
农作物的水需求是指农田在不同生长阶段所需的灌排水量,可以通过相关的农业科学和技术手段进行测算。
灌排系数是指单位面积农地需要的灌溉水量和作物蒸发散发的比值,是农业灌溉的重要参数,可以通过经验公式或者实测方法进行确定。
流量标准是指灌溉渠道所需的设计流量达到的标准,一般由国家或地方规范进行规定。
设计年供水日数是指灌溉渠道所需的设计流量能够满足的供水天数,是灌溉渠道设计的另外一个重要指标。
其次,灌溉渠道设计流量的计算方法可以分为经验法、经济法和水文学法等多种不同的方法。
其中,经验法是根据历史水文资料和经验公式进行计算的方法,适用于灌溉工程设计中对流量的初步估算。
经济法是综合考虑灌溉效益和经济效益的计算方法,可以根据农田灌溉所能达到的最佳水分利用率来确定设计流量。
水文学法是根据灌溉区域的水文条件、水资源可利用程度和供需关系等因素进行计算的方法,适用于对灌溉渠道设计流量进行科学全面的计算。
最后,灌溉渠道设计流量的计算还需要对灌溉系统的输水能力进行考虑。
输水能力是指灌溉渠道所能输送的最大水流量,是灌溉渠道设计的限制性因素。
在进行灌溉渠道设计流量计算时,需要确保设计流量不超过灌溉渠道的输水能力,以保证灌溉渠道的正常运行和农田的正常灌溉。
综上所述,灌溉渠道设计流量的计算是灌溉系统设计的重要环节,需要综合考虑灌溉区面积、农作物的水需求、灌排系数、流量标准、设计年供水日数等因素,并利用经验法、经济法和水文学法等不同的计算方法,以确保灌溉渠道设计流量的准确性和灌溉效果的可靠性。
(modulus of irrigation water)又称灌水率。
单位灌溉面积上所需要的灌溉净流量。
灌水模数的单位为m3/(s·100hm2),用于计算渠道的设计流量。
不计入渠道输水、配水和田间损失的灌水模数称为净灌水模数。
可根据各种作物的每次灌定额逐一计算。
编辑本段计算公式一种作物一次灌水的净灌水模数的计算式为:q=am/(86.4T)式中, q为某种作物某次灌水的净灌水模数,m3/(s·100hm2); m 为该作物该次灌水的净灌水定额,m3/hm2; T为该作物该次灌水的延续时间,d; a为某种作物种植面积与总灌溉面积之比;86.4为单位换算系数。
编辑本段应用灌水延续时间的长短,对于灌水模数的计算值有很大影响,应审慎选定。
灌水延续时间越长,灌水模数越小,渠道设计流量也小,相应的工程费用也较低。
但作物的生长可能由千灌水不及时而受到影响。
将灌区内同时灌水的各种作物的灌水模数叠加,即得某时段的灌区净灌水模数。
以时段为横坐标、以灌区净灌水模数为纵坐标所点绘成的柱状图称为灌水模数图。
为了使渠道供水均匀,减少水量损失和便于管理,往往要对初步绘制的变化幅度很大的灌水模数图进行调整。
调整各种作物的灌水模数(主要是调整灌水延续时间)和在允许范围内前后移动灌水日期,这可部分消除净灌水模数的高峰、低谷及间断现象。
最小灌水模数一般不应低于设计灌水模数的30%,渠道供水间断时间不宜少干2~3d。
选取出现时间较长(一般为20d以上)的最大净灌水模数作为计算渠道设计流量的设计灌水模数,中国北方旱作物灌区的设计灌水模数一般约为0.45 m3/(s·100hm2),南方水稻灌区的设计灌水模数约为0.67~0.9m3/(s·100hm2)。
对于大型灌区,由于各分区的作物种植比例及各种作物的灌溉制度存在较大差异,应分区计算净灌水模数,推算各分区所属渠道的设计流量。
(1) hm2这是指公顷,一般用于土地面积的计算。
渠道流量计算项目区为支、斗、农三级渠系,其灌溉方式为轮灌。
根据项目区农作物组成、灌溉制度,按《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)进行灌水率的计算,以累计20~30d以上的最大灌水率为设计灌水率。
根据《农田水利学》,根据调查统计,大面积水稻灌区(万亩以上)的设计灌水率一般为0.45~0.6m3/(s·万亩);水旱田均有的大中型灌区,其综合净灌水率可按水旱田比例加权平均求得。
对于控制灌溉面积较小得斗、农渠(灌溉面积几十亩到上千亩),常要在短时间内集中灌水,故其设计净灌水率远较上述经验数字为大。
本次设计支渠净灌水率属于控制灌溉面积较小得灌区。
需在短时间内集中供水。
根据要求并结合灌区实际情况,经调整,项目区设计灌水率确定为0.392m3/(s·万亩)。
灌水率见下图:灌水方式:本次设计二支渠上斗渠灌水方式采用轮灌进行灌溉,二支渠共控制二支一斗、二支一分斗、二支二斗、二支三斗、二支三分斗、二支四斗、二支五斗7条斗渠。
根据七十团条田分布图以及七十团建场时土地规划设计,分为三个轮灌组,具体分组情况见下表:二支渠轮灌组划分表每条斗渠分两次灌完,斗渠上农渠轮灌组划分详见二支渠各轮灌组农渠流量计算表。
根据《农田水利学》有关公式推求各级渠道设计流量:(1)计算农渠流量:推求二支渠田间净流量为:Q支田净=A二支×q设Q支田净:为二支渠田间净流量,m3/s;A二支:二支渠控制灌溉面积,为1.7665万亩;q设:设计灌水率,为0.392m3/(s·万亩)Q支田净=0.392×1.7665=0.692(m3/s)因为二支渠分为三个轮灌组,所以每个轮灌组农渠田间净流量为:Q农田净=Q支田净/(n×k)Q农田净: 为农渠田间净流量,m3/s;n:同时工作斗渠数;k:每条斗渠上同时工作农渠数;考虑二支渠斗渠上农渠数不一致,本次设计(n×k)即为每个轮灌组同时工作农渠数。
灌溉渠道设计流量计算1. 简介灌溉渠道是农田灌溉系统的重要组成部分,其设计流量的准确计算对于保证农田正常灌溉至关重要。
本文将介绍如何计算灌溉渠道的设计流量,并详细解释计算方法。
2. 灌溉渠道设计流量计算方法灌溉渠道设计流量的计算方法主要基于以下几个参数:•渠道形状:包括宽度和深度。
•渠道横截面形状:可以是矩形、梯形、圆形等。
•渠道坡度:即单位长度内的高度变化。
•渠道粗糙度:用于衡量渠道内壁的光滑程度。
2.1 定义流量公式我们首先需要定义计算灌溉渠道设计流量的公式。
一般来说,根据渠道横截面形状不同,可以采用不同的公式来计算。
以下是几种常用的灌溉渠道设计流量公式:•矩形渠道流量公式:$Q = \\frac{1.49}{n} \\cdot A \\cdot R^{\\frac{2}{3}} \\cdot S^{\\frac{1}{2}}$其中,Q为设计流量,A为渠道横截面积,R为液体流动的湿周,S为渠道坡度,n为Manning粗糙度系数。
•梯形渠道流量公式:$Q = \\frac{1.67}{n} \\cdot A \\cdot R^{\\frac{2}{3}} \\cdot S^{\\frac{1}{2}}$其中,Q为设计流量,A为渠道横截面积,R为液体流动的湿周,S为渠道坡度,n为Manning粗糙度系数。
•圆形渠道流量公式:$Q = \\frac{1}{n} \\cdot A \\cdot R^{\\frac{2}{3}} \\cdot S^{\\frac{1}{2}}$其中,Q为设计流量,A为渠道横截面积,R为液体流动的湿周,S为渠道坡度,n为Manning粗糙度系数。
2.2 流量计算步骤根据上述公式,我们可以通过以下步骤计算灌溉渠道的设计流量:1.确定渠道形状、渠道横截面形状、渠道坡度和渠道粗糙度系数。
2.根据渠道形状和渠道横截面形状计算渠道横截面积A。
3.根据渠道横截面形状计算液体流动的湿周R。
作者简介:刘成,中国地质大学资源学院。
摘要:以天门市卢市镇等土地整理项目为例,探讨了如何运用ExcelVBA编程便捷、准确地实现渠道流量的推算,解决了以往依靠手工试算的繁琐工作,进而提高渠道断面设计的质量和速度。
关键词:土地整理;ExcelVBA;渠道流量农田水利工程在土地整理工程中占有不可或缺的地位,渠系建设是农田水利工程的主体部分,而流量推算是渠道断面设计的直接依据。
土地整理中的农田水利属小水利,渠道尺寸一般不大。
但是为了满足田块灌排,土地整理项目区渠系密度较大,手工试算无疑是一项巨大的工程。
本文将以斗渠的流量推算为例,阐述应用Excel公式编辑和ExcelVBA方法实现渠道流量的批量推算。
1各级灌溉渠道设计流量的确定综合考虑设计渠道的工程量、灌溉方式及其设计水力要求等因素,项目区采取续灌方式。
①设计灌溉标准下,项目区毛灌水率(灌水模数)的确定灌水模数又称灌溉率,它是指灌区单位面积上所需要灌溉的净流量,它是根据灌区作物的灌溉制度来制定的。
q= (1)式中:q—设计灌水模数(m3/s•万亩);m—作物的净灌水定额(m3/亩)(稻田灌水定额一般采用泡田定额,根据当地经验,泡田的净定额取70m3/亩);a—该作物种植面积占总面积的比例(项目区全为水田,取a=1);T—泡田延续时间,取7天;t—每天灌水时间,一般自流灌溉取24h,提水灌溉取20h —22h;项目区采用提水灌溉,灌水时间以22小时计。
计算得:q=1.26m3/s•万亩)。
②灌溉控制面积的确定。
灌溉控制面积确定为灌区内实际需要灌溉面积,每条斗(农渠)下控制一定的灌溉面积。
③项目区续灌条件下设计流量的计算。
项目区续灌条件下渠道设计流量,按照下式计算:Q = q•A/η(2)式中:Q——设计流量(m3/s);A——灌溉面积(亩);η——渠道水利用系数(现浇混凝土矩形渠渠道取0.85)。
计算得出的渠道设计流量未考虑项目区的气候变化、灌区面积可能发展等因素,需计算渠道加大流量。
附录C项目设计有关公式C1灌溉渠道设计流量计算正常流量—-设计典型年内的灌水高峰时期渠道需要通过的流量。
该项为渠道纵横断面和渠系建筑物设计的依据。
加大流量--为满足特殊情况(如改变灌溉作物种植比例,扩大灌溉面积,或遇到特大旱情等),短时内加大输水的要求,而予以增大的渠道设计流量。
通常是根据正常流量,适当选择加大百分数来确定,该项指标为设计渠顶高程的依据。
最小流量-—在河流水源不足,种植面积减小,或给灌水定额较小的作物供水时,出现渠道最小流量.该项指标主要用于校核下一级渠道水位的控制条件和奎水建筑物位置以及校核渠道中的淤积。
C1.1选择灌溉制度,确定灌溉方式及由支渠同时供水的下级渠道(斗、农)数目。
C1.2确定支渠及农渠应送至田间的净流量:Q bfn =ωb·qn………………………(C1)式中:Qbnt-—支渠配给田间的净流量,m3/s;ωb_支渠控制的灌溉面积,万亩;qn——灌水模数(m3/s/万亩)。
Q ln ==Qbfn/n·k·nf……………………(C2)式中:Q ln—-农渠净流量,m3/s;n——支渠以下同时灌水的斗渠数;k——斗渠以下同时灌水的农渠数;n f——田间水利用系数。
C1.3推算各级渠道的设计流量(毛流量):农渠毛流量:Q LG=Q ln+S1·L1……………(C3)式中:Q LG——农渠毛流量,m3/s;Q ln—-农渠净流量,m3/s;S1——农渠每公里的渗水量,L/s/km;L1——农渠平均灌水长度取1/2的农渠长度,km。
斗渠的毛流量:Q dG=k·Q LG+S a·L a…………(C4)式中:Q dG--斗渠毛流量,m3/s;k——斗渠以下同时灌水的农渠数;S a——斗渠每公里的渗水量,L/s/km;L a——斗渠最大平均工作渠段长度,km支渠的毛流量:O bG=n·Q dG+S b·L b…………(C5)式中:O bG—-支渠的毛流量,m3/sn-—支渠以下同时灌水的斗渠数;S b——支渠每公里的渗水量,L/s/km;L b——支渠的工作长度,km。
灌溉沟渠水流速度计算公式
渠道设计流量设计流量表示渠道在正常工作条件下通过的最大流量,用符号Q设表示。
它是渠道和渠系建筑物设计的主要依据,与渠道控制灌溉面积大小,作物组成,作物需水量,渠道配水方式,以及渠道的输水损失有关。
1)渠道田间净流量渠道田间净流量系指渠道应该输送主田间的实际净流量,用Q田净表示。
Q田净=Aq净式中:
A――渠道控制的灌溉面积(万亩)
q净――设计灌水率,m3/s/万亩。
2)渠道净流量渠道净流量系指某渠道(或渠段)未计入输水损失的流量,用Q净表示。
如农渠净流量Q农净考虑到田间水量损失,用下式计算Q农净=Q农田净/η田式中:
Q农田净――农渠控制面积上的田间净流量(m3/s)
η田――田间水利用系数3)渠道损失流量渠道损失流量系指渠道在输水过程中损失掉的流量,用Q损表示。
4)渠道毛流量在确定渠道设计流量时。
必须计入损失流量,即将净流量与损失流量相加。
便得毛流量,用Q毛表示,也可用下式表示Q设=Q毛=Q 净+ Q损例如农渠毛流量Q农设=Q农毛=Q农净+ Q损,依此类推,设计渠核对道断面尺寸就是采用毛流量作设计流量。
附录C项目设计有关公式C1 灌溉渠道设计流量计算正常流量——设计典型年内的灌水高峰时期渠道需要通过的流量。
该项为渠道纵横断面和渠系建筑物设计的依据。
加大流量——为满足特殊情况(如改变灌溉作物种植比例,扩大灌溉面积,或遇到特大旱情等),短时内加大输水的要求,而予以增大的渠道设计流量。
通常是根据正常流量,适当选择加大百分数来确定,该项指标为设计渠顶高程的依据。
最小流量——在河流水源不足,种植面积减小,或给灌水定额较小的作物供水时,出现渠道最小流量。
该项指标主要用于校核下一级渠道水位的控制条件和奎水建筑物位置以及校核渠道中的淤积。
C1.1 选择灌溉制度,确定灌溉方式及由支渠同时供水的下级渠道(斗、农)数目。
C1.2 确定支渠及农渠应送至田间的净流量:式中:Q bfn=ωb·q n⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(C1)Q bnt——支渠配给田间的净流量,m3/s;式中:ωb_支渠控制的灌溉面积,万亩;q n——灌水模数(m3/s/万亩)。
Q ln==Q bfn/n·k·n f⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(C2)Q ln——农渠净流量,m3/s;n——支渠以下同时灌水的斗渠数;k——斗渠以下同时灌水的农渠数;n f——田间水利用系数。
C1.3 推算各级渠道的设计流量(毛流量)式中:农渠毛流量:Q LG =Q ln+S1·L 1⋯⋯⋯⋯⋯(C3)Q LG——农渠毛流量,m3/s;式中:Q ln——农渠净流量,m3/s;S1——农渠每公里的渗水量,L/s/km ;L1——农渠平均灌水长度取1/2 的农渠长度,km。
斗渠的毛流量:Q dG=k ·Q LG +S a·L a⋯⋯⋯⋯(C4)Q dG——斗渠毛流量,m3/s;k——斗渠以下同时灌水的农渠数;S a——斗渠每公里的渗水量,L/s/km ;式中:L a——斗渠最大平均工作渠段长度,km支渠的毛流量:O bG=n·Q dG+S b·L b⋯⋯⋯⋯(C5)O bG——支渠的毛流量,m3/s n——支渠以下同时灌水的斗渠数;S b——支渠每公里的渗水量,L/s/km;L b——支渠的工作长度,km。
于渠各段设计流量的推算,在求得各支渠口的毛流量后,可从最远一条支渠的取水口依次向上推算出干渠各段的设计流量。
C2 灌溉渠道横断面设计C2.1 渠道断面宽深比α=b/h⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(C6)式中:a——渠道断面宽深比;b——渠道底宽;h——渠道水深。
C2.2 渠道的允许不冲、不淤流速灌溉渠道的设计流速应小于不冲流速,大于淤积流速,其目的是保证渠床的稳定性和灌溉渠道能正常工作。
V s<V d<V t⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(C7)式中:V s——渠道允许不淤流速,m/s;V d 一渠道设计流速,m/s ;V t——渠道允许不冲流速,m/s。
C3 灌溉渠道纵断面设计溉渠道纵断面设计包括沿渠线的地面线、设计水位线。
最高水位线、最低水位线、渠底线和渠顶线、分水口及渠系建构筑物位置等的设计。
C3.1 干、支渠要求的水位控制高程a)各分水口的水位控制高程,可根据灌溉土地的地面高程加上渠道沿程水头损失和渠水通过各种建筑物的局部水头损失,自下而上逐级推算B d=A0+H+∑L·+i∑φ⋯⋯⋯⋯⋯⋯(C8)式中:B d——分水口水位控制高程,m;A0——渠道灌溉范围内的地面参考点高程,m,地面参考点一般是指最难灌到的地面点;H——所选参考点与该处末级固定渠道水面的高差,一般取0.l-0.2 m;L——为各级渠道长度,m;i——为各级渠道比降;φ一一一为各级渠道建构筑物的水头损失,m。
b)干渠设计水面线的确定各支渠分水口要求的水位高程确定以后,便可参考水源引水高程和干渠比降,试定干渠设计水位线,如果水源引水高程不能满足所有支渠分水口水位控制高程,应调整干渠设计水位线。
常用的调整方法有两种:一为保持于渠比降,放弃分水口水位较高的支渠控制的部分高地的自流灌溉;二为将于渠比降变缓,使干渠设计水位线既能满足各支渠引水要求又不超过水源引水高程。
C3.2 渠道纵断面的水位衔接a)渠道遇到特殊地形时应布置跌水、陡坡等衔接建筑物和渡槽、倒虹吸管。
隧洞等交叉建筑物。
b)上下级渠道水位衔接。
在上一级设置节制闸,抬高上一级渠道的水位;在保证自流灌溉的条件下,降低下一级渠道的渠底高程。
C4 喷灌系统设计喷灌系统一般包括水源、动力、水泵、管道系统及喷头等部分。
C4.1 喷灌制度a)设计灌水定额m 设=0.1h g(P1-P2)/ η水⋯⋯⋯⋯⋯⋯(C9 )式中:m 设——设计灌水定额,mm ;h g 一作物主要根系活动层的厚度,大田作物一般取40-66 cm;P1——该段土层允许达到的含水量上限;P2—灌前土层含水量下限;η水—— 灌溉水的有效利用系数,一般为 0, 7-0.9。
b )设计灌水周期T 设=m 设·η水/W ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ( C10)式中: T 设—— 设计灌水周期, d ;m 设—— 设计灌水定额, mm ; W —— 作物最大日平均耗水量, mm /d ; η水—— 灌溉水的有效利用系数,一般为0. 7-0.9。
c )一次灌水所需时间ρ 系统 =1000q / b ·L t=m 设 / ρ系统 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ... 式中: t —— 一次灌水所需时间, h ; m 设—— 设计灌水定额, mrn ; ρ系统—— 喷灌系统的平均喷灌强度, mm/h ; q —— 一个喷头的流量, m 3/h ; b —— 支管间距, m ; L —— 沿支管的喷头间距, m 。
C4.2 计算喷头数和支管数n 头=F ·t/blT 设· C ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (C13) 式中: n 头—— 同时工作的喷灌喷头数,个;F —— 整个喷灌系统的面积, m 2; T 设--设计灌水周期, d ; t —— 一次灌水所需时间, h ; C —— 一天中喷灌系统的有效工作小时数, h 。
表 C1 各种管材的 fm b 值C11)(C12)式中: C4.3n 支 =n 头 /n 支头: n 支头 —— 一根支管上的喷头数;n 支—— 支管数。
管道系统的水头损失a )管道沿程水头损失14)h f =fLQ m /d bC15) b )管道局部水头损失式中: h f —— 管道沿程水头损失, f —— 摩阻系数; L —— 管道长度, m ; Q ——流量, m 3/h m —— 流量指数; d —— 管道内径,mm ; b —— 管径指数,各种器材 h ξ—— 管道局部水头损失, ξ——管道局部阻力系数; V —— 管道流速, m/s ; g —— 重力加速度, m / s 2。
h ξ=ξ· V2/2gm ;C16)f 、m 、b 值,可从表 C1 查;m ;C4.4 水泵选择a)喷灌系统设计最大流量Q= n · q⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(C17)式中:q——系统设计流量,m3/s;n——喷头数量,个;q——单个喷头的流量,m3/s。
b)喷灌系统的设计水头H=H 头+∑h w+∑h+V⋯⋯⋯⋯⋯(C18)式中:H ——喷灌系统设计总水头,m;H 头——喷头设计工作压力,m ;∑h w——水泵到典型喷头之间管段沿程损失之和,m;∑h——水泵到典型喷头之间管段局部水头损失之和,m;V——典型喷头高程与水源水面的高差,m。
C4.5 动力功率计算N=9.81K/ η泵η传动⋯⋯⋯⋯⋯(C19)式中:N——动力功率,kwK——动力备用系数一般为1.l-1.3;η泵——水泵效率,可查不同型号水泵性能资料获得;η传动——传动效率0.8-0.95。
γ——水容重,t/m3;Q 泵——水泵流量,m3/s H 泵——水泵扬程,m。
C5 滴灌系统设计C5.1 滴灌系统设计用水率确定滴灌系统设计用水率可按试验或地面(或喷灌)经验确定,在无试验资料时,应通过计算确定,并以作物的高峰用水量来作为滴灌系统设计用水率。
作物的高峰用水量可用下面两种方法计算。
a)利用地面灌溉(或喷灌)最高耗水率估算:W=E d·A·K r⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(C20)式中:W——滴灌设计用水率,即计算面积的设计用水,L/dE d——地面灌溉(或喷灌)最高耗水率,mm/d;A——计算面积(树为行距X 株距,瓜菜为毛管长度X 毛管间距),m2;Kr——覆盖率影响系数。
b)参照作物腾发量计算:W=K c·ET0·K r·K s· A⋯⋯⋯⋯⋯(C21)式中:W——滴灌设计用水率,L/d;Kc——作物系数,取决于作物种类和气候,一般通过试验求得;ET0——作物生长期最大参照腾发量,mm/d;Kr——覆盖率影响系数;Ks——与土壤质地有关的损失系数,表层土为轻质土、底土为石砾石的土壤取1.15,砂土取1.05,粘土取 1.00;A ——计算面积(树为行距X 株距,瓜菜为毛管长度X 毛管间距),m2。
C5.2 滴灌系统控制面积确定滴灌系统面积控制应根据水量平衡计算确定。
a)轮灌区划分应遵循以下原则:轮灌区同作物、等面积划分原则;不同作物、等流量原则;系统稳定高效用泵原则;经济原则;方便管理原则。
b)控制面积确定:滴灌系统种相同作物(轮灌区面积相等)。
ω=1.5 1·0-3m A·N⋯⋯⋯⋯⋯⋯(C22 )式中:ω——滴灌系统控制面积,亩;A——轮灌区作物的计算面积(树的行距X 株距,瓜菜的毛管长度X 毛管间距),m2;N——轮灌区数目;m——轮灌区计算面积个数。
滴灌系统种不同作物(轮灌区面积不等)ω=1.5 1·0-3∑m i ·A i⋯⋯⋯⋯⋯⋯(C23)式中:。
ω——滴灌系统控制面积,亩;A i——第i 轮灌区作物的计算面积;N——轮灌区数目;m i——第i 轮灌区计算面积个数。
C5.3 滴灌系统布置设计a)滴灌设计布置主要包括:首部枢纽、输配水管网、管网辅助部件及毛管布置。
b)首部枢纽:以输水距离短、省工、省材,交通和管理方便为原则,一般宜布置于水源处。
C)输配水的干、支管;应根据水源、地形。
作物分区及毛管布置确定。
平坦地区,干、支管应双向控制;丘陵地区,干管宜沿山脊布置,支管宜垂直于等高线。
d)管网辅助部分:包括排气阀、闸阀、调压阀、流量调节器等。
干、支管较高处宜安装进排气阀;干、支管进口处安装闸阀;支管进口处安装流量调节器。
e)毛管:毛管根据作物特性、土壤性质、水质和农业技术等设计布置毛管间距、滴头流量和位置。
毛管布置应因地制宜。
C5. 4 滴灌系统水力设计滴管系统水力设计包括滴头、输配水管路、压力源的设计计算。