典型渠道断面设计

渠道衬砌施工工艺及控制要点（一）渠道工程1．渠道断面设计情况：渠道过水断面型式为倒梯形，设计底宽17m和18.5m两种，渠道内边坡坡比全部为1：2，堤顶至渠底垂直深度为约9m，设计正常水深7m，设计流量为235～245m3/s，渠底高程约为86m，渠道底板纵坡降为1：28000。

渠道采用现浇混凝土衬砌，渠道边坡混凝土衬砌厚度l0cm，底板8cm，；渠道沿轴线每8m一道通缝，4m一道半缝，半缝深6㎝；具体结构为：混凝土、复合土工膜（600g/m2的两布一膜）、保温板（阴坡保温板厚度2.5㎝，阳坡保温板厚度2.0㎝）、5㎝厚的粗砂垫层、土基面。

渠道两边坡脚、渠道中心共设三排软式排水管，并设单向逆止排水阀，间距15m。

2.渠道土方开挖：土方开挖采用的是常规开挖方法，即使用挖掘机分层开挖、自卸汽车运输的方法。

开挖时预留50㎝保护层。

3.渠道衬砌工序：渠道衬砌总体程序是：先进行渠道两边边坡施工，然后进行渠道底板施工。

渠道衬砌施工的工艺流程为：机械、人工削坡→测量→基面联合验收→排水齿槽开挖→排水管预埋→铺砂压砂→保温板铺设→土工膜铺设、焊接→模板安装→浇筑混凝土→收面压光→切割伸缩缝→伸缩缝填塞闭孔板→灌注密封胶。

4.削坡反铲、人工配合削坡①先采用反铲粗削，然后人工精削的方法。

②削坡进度应与衬砌进度相适应，以免削坡面积过大，搁置时间过长，造成基面被损。

③测量放出坡脚线和坡肩线，采用仪器控制指挥反铲粗削。

为保证削出的坡面平整，粗削坡自上而下进行。

④人工精削在挖掘机粗削完成后进行。

在坡脚线和坡肩线上每5m 对应各设一控制标高桩，用线绳挂线，先削出一条基准线，并在基准线上的1/4、1/2、3/4处设一个垂直坡面的高程控制桩，5m范围内安排6～7人自上而下平行削坡作业，依此基准线人工精细削坡至设计坡面。

5.粗砂垫层施工：边坡粗砂垫层采用人工摊铺、衬砌机压实的施工工艺。

即用自卸汽车把砂运输到施工现场，用装载机铲送到坡面上，人工由上向下摊铺。

D80渠道工程设计本设计选用张庆乡郝村灌溉农田为典型设计区域，灌溉面积2900亩。

1渠道纵横断面设计灌溉支渠一般应高于地面，使支渠最小水位高于控制面积内中上等地面点15～20cm，干渠进水口水位高程应满足支渠控制面积的引水高程和引水流量，渠道流速、比降尽量保持不冲不淤。

1.1斗、农渠设计流量计算依据前得出的灌溉制度，干渠的设计流量为0.457 m3/s。

1.2渠道断面设计渠道比降：根据地形及渠道纵断面情况，干渠设计比降为1/800；设计流量为0.457m3/s。

渠道断面型式。

根据近几年来灌区改造和开发过程中渠道砌护经验，结合防冻、稳定和过水最优断面分析，斗、农渠采用“U”型断面。

渠道糙率取n=0.014。

各级渠道断面水力要素均按明渠均匀流公式计算：()5.0iQ⋅WRC=⋅⋅式中Q—渠道设计流量（m3/s）；W—渠道过水断面面积(m2)；i—渠道比降；R—水力半径（m），R=W/X；X—湿周（m）；C —谢才系数； 6.11R n C ⋅=；n —渠道砌护糙率取0.014。

经计算和综合考虑施工等因素，采用D80U 型渠，现浇砼U 型渠道设计图采用山西省水利厅发布的定型图册。

2渠系建筑物设计建筑物的设计为达到技术先进、经济合理、安全适用、施工管理方便。

都采用定型设计和砼结构。

本区干渠上有节制、分水口6处。

2.1.结构型式：水闸由进口段、闸室段、出口段组成，进口段由进口渐变护砌段及进口挡土墙组成，出口段由出口渐变护砌段及挡土墙组成，闸室段、进出口段均采用混凝土结构。

2.2斗、农渠闸闸孔宽度计算采用公式宽顶堰公式：g BHo m Q 223⋅⋅⋅⋅=εσδ式中：Q —过闸流量B —闸孔宽M —流量系数，无坝取0.385δ—侧堰引水系数，夹角等于90°时，δ=0.86σ—淹没系数，由Hs/H O 查表确定。

ε—侧收缩系数，取0.9g —重力加速度H O —自堰算起的总水头（m ）闸孔宽B取0.8m,计算结果见设计图,闸底槛顶高程与渠底齐平，闸孔设计按照过水流量与渠道过水断面积相一致的原则确定。

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。

弧形坡脚梯形渠道实用经济断面的计算
弧形坡脚梯形渠道实用经济断面的计算是水利工程中的一个重要内容，它是渠
道设计的基础。

弧形坡脚梯形渠道实用经济断面的计算，主要是指渠道断面的计算，以及渠道断面的实用经济性。

弧形坡脚梯形渠道实用经济断面的计算，首先要确定渠道的断面形状，一般是
梯形或者弧形，然后根据渠道的断面形状，计算渠道的断面面积，以及渠道的断面深度。

接下来，要计算渠道的实用经济性，首先要确定渠道的流量，然后根据渠道的
流量，计算渠道的流速，以及渠道的流量损失。

最后，根据渠道的流量损失，计算渠道的实用经济性，以及渠道的断面宽度。

总之，弧形坡脚梯形渠道实用经济断面的计算，是水利工程中的一个重要内容，它是渠道设计的基础。

要想计算出渠道的实用经济断面，需要综合考虑渠道的断面形状、流量、流速、流量损失等因素，以确定渠道的实用经济断面。

§5 渠道纵横断面设计简要解释“渠道纵横断面设计”横断面设计：确定渠道边坡、底宽、水深等。

纵断面设计：确定推算水位、确定渠底线、堤顶高程线等。

一、渠道横断面设计（一）基本公式明渠均匀流公式对于梯形断面渠道:（二）横断面计算方法１．计算底宽ｂ和设计水深ｈ优点：比试算法简便，比图解法精度更高。

２．计算加大水深和最小水深一般需2~3次迭代即可得到满意的结果。

（三）设计参数的确定１．渠底比降ｉ指单位渠长的渠底降落值。

当Q一定时, i大, 则过水断面A小,工程量小, 但控制的灌溉面积小。

i小, 则A大, 工程量大, 但控制的灌溉面大。

取值方法：（１）接近地面比降（２）Ｑ大，则ｉ宜小（防冲剧）（３）平原地区ｉ小，山丘区ｉ大２．渠床糙率ｎ反映渠床粗糙程度。

糙率大，则阻水能力大。

取值：（１）渠床光滑顺直，ｎ小（２）Ｑ大，则ｎ小参考教材表４-8。

请同学思考：ｎ取值偏大会造成什么后果？ｎ取值偏小会造成什么后果？３．边坡系数ｍm大, 则工程占地多,输水损失大m小, 边坡不稳定取值：（１）土质好（粘重），ｍ小（２）流量大，水深大，则ｍ大参考表4-9，4-10。

４．宽深比b渠底宽与设计水深之比有三种宽深比（１）水力最优断面宽深比特点: 断面窄深, 适用于小型渠道。

（２）满足相对稳定的宽深比相对平稳：不冲不淤或冲淤平稳对于一般渠道：多沙河流上引水的渠道:（３）实用经济断面宽深比水力最优断面，虽然过水断面小，但由于其断面比较窄深，对大型渠道并不适用（为什么？因为不易施工，易塌）。

为克服最优水力断面的缺点（加大底宽，减小水深），同时又使过水断面面积接近于最优水力断面的断面面积，因而提出实用经济断面宽深比。

计算方法：例已知某渠道设计流量为20.3m3/s，渠底比降ｉ＝1/5000,沿线土质为粘壤土。

分别计算最优水力断面、实用经济断面、相对稳定断面的设计水深和底宽。

解：（１）最优水力断面最优水力断面水深计算公式为b = 0.828*4.88 =4.04(m)（２）实用经济断面（３）相对稳定断面最优水力断面水深最大，实用经济断面次之。

一个完整的工程施工图，需包括平面图、纵断面图、横断面图。

这是因为我们工程制图是建立在画法几何的正投影法理论基础上的，这种投影图不像中学数学立体几何的轴测投影法（其中的一种，叫斜二测投影法）和美术上的中心投影法那样直观形象，但表达最为精确，所以工程上普遍采用。

正投影图一般要求三面投影，就可以准确的定位一个物体或工程，即正视图（正面投影）、俯视图（水平投影）、侧视图（侧面投影）。

在工程上，即所谓平立剖。

渠道系统的平面图，除了单条渠道的平面投影，还涉及渠系的平面布局，即所谓的总平面布置图。

这属于灌区工程规划的范畴，以后再另外介绍。

本文主要讲灌溉渠道的纵断面和横断面设计。

一、灌溉渠道的横断面设计1、设计标准在《xx省土地治理项目水量平衡分析》中，就多次提到设计标准的问题。

同样的，在渠道工程的设计，乃至所有工程的设计中，都要以设计标准为前提，后面的设计计算都是根据这个标准来的。

2、灌溉保证率灌溉保证率就是灌溉渠道的设计标准。

灌溉保证率是指：预期灌溉用水量在多年灌溉中能够得到充分满足的年数的出现机率。

它等于：设计灌溉用水量全部获得满足的年数/（计算总年数 1）*100%，它是一个百分比。

它的数值越大，表示保证率就越高，就代表降雨很少的枯水年份也能保证灌溉要求。

这一般需要把几十年的水文数据拿出来，然后按照降雨量从大到小进行排序，用序号除以（总年数 1），这个数值越小，表示只要满足那些降雨量多的年份就行了，数值越大，表示那些降雨量少的年份也要满足。

一般把频率为25%的降雨年份作为丰水年,50%频率的降雨年份作为平水年,75%频率的年份为枯水年,接近100%的年份（一般是90%或95%）为特别枯水年。

灌溉保证率定的越大，则后面的灌溉设计流量一定就越大（因为要满足特枯年份都有水灌，特枯年份降雨稀少，要求的灌溉水就多），灌溉水源的规模和渠道断面就要求越大，则造价相应就比较高。

这个灌溉保证率的要求在《灌溉与排水工程设计规范》3.1.2节有要求：广东省的灌溉保证率一般定为90%，除了粤西地区可以减小为85%之外（因为粤西地区地质特征是渗透系数大，地表水蓄水困难，很多需要靠利用地下水资源，标准定的太高造价就大，不过实际设计工作中，一般还是按90%设计）。

灌排渠道设计规范灌排渠道是农田灌排系统的重要组成部分，其设计合理与否直接影响到农田的灌排效果和农作物的生长发育。

为了确保灌排渠道的高效运行和农田的科学灌溉，下面将介绍一些灌排渠道设计的规范。

一、灌排渠道的位置选择1.灌排渠道应沿地势走向布置，避免沿坡面铺设，以避免因地势变化引起的水流速度不一致，造成泥沙淤积或冲刷。

2.灌排渠道应尽量避开房屋、道路、林地等建筑物和自然地物，以免水流受阻。

3.灌排渠道应避免通过有限制交通的地方，以便于后期的巡查和维护。

二、灌排渠道的断面设计1.灌排渠道的断面宽度应根据项目的具体情况来确定，一般情况下，其底宽应大于或等于1.5米，便于维护和清淤，侧坡坡度应根据土质情况来确定。

2.灌排渠道的深度应根据灌溉需水量和土壤渗透性来确定，以确保所需的水量能够顺利引入田地，同时避免过度渗漏和水质污染。

3.灌排渠道的流速应根据农田的需水量来确定，一般情况下，其流速应保持在0.3-0.5m/s之间，以免造成水流冲刷和泥沙淤积。

4.灌排渠道的横断面应保持光滑，以减少水流阻力和能耗。

三、灌排渠道的渠床和坡度设计1.灌排渠道的渠床应使用坚实的材料，如混凝土等，以便于维护和清淤。

渠床的坡度应根据灌溉需水量和土壤渗透性来确定，一般情况下，其坡度应保持在0.1%-0.3%之间，以确保水能够顺利流动。

2.灌排渠道的侧坡应根据土质情况和水流速度来确定，一般情况下，其坡度应保持在1:1-1.5:1之间，以避免土壤的侧向侵蚀和坡面塌方。

四、灌排渠道的维护与管理1.灌排渠道的定期巡查和维护应成为农田管理的重要任务，及时清理淤泥和杂草，保持渠道的畅通。

2.灌排渠道的水质管理要加强，采取措施防止农药和化肥等农业化学品对水质造成污染。

3.灌排渠道的漏水、渗漏和冲刷等问题要及时解决，确保灌水不受阻碍，保证农田正常灌溉。

总结起来，灌排渠道设计规范主要包括灌排渠道的位置选择、断面设计、渠床和坡度设计以及维护与管理等方面。