任务三 灌溉渠道断面设计

任务三灌溉渠道断面设计
1. 基本资料
某灌溉区某一时段内处于灌溉高峰期，作物种植情况及灌水定额如表1所示，高峰期灌水时间为12天，灌区内渠道系统已经落成，干渠长度为8km，支渠长10km，斗渠长1.67km，渠道土壤为中等粘性土壤，灌溉水利用系数为75%，该渠道工程控制范围内面积为10万亩。

表1某灌区作物种植结构与灌水定额
2.设计任务：
（1）根据已知条件确定：渠道设计流量及加大流量。

（2）根据上述设计流量进行渠道水力计算，渠道断面型式按梯形设计，确定渠道断面尺寸（干渠），已知：干渠要求渠水深h=1.6米，渠道沿线土质为粘壤土，渠道平顺，养护一般。

（3）根据渠道系统的布置图，如图1所示，推求各级干、支渠渠道分水点水位高程。

干渠比降1/6000，支渠1/4000，斗渠1/2500，高程单位：m，渠道长度单位：km。

3．设计要求:
画出渠道横断面标准图(用加大流量确定渠堤高)
图1 渠道系统平面布置图。

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。

灌区农田水利渠道设计及施工在农业生产中，灌区农田水利渠道起着至关重要的作用，它直接关系到农田的灌溉效率、水资源的合理利用以及农作物的生长状况。

因此，科学合理的设计和高质量的施工是确保水利渠道发挥最佳效益的关键。

一、灌区农田水利渠道设计1、规划与布局在进行水利渠道设计之前，需要对灌区进行全面的规划和布局。

首先，要了解灌区的地形地貌、土壤类型、农作物种植结构以及水源情况等。

根据这些因素，确定渠道的走向、长度和分布，以实现水资源的最优分配和灌溉覆盖面积的最大化。

2、流量计算准确计算渠道的流量是设计的重要环节。

流量的大小取决于灌区的面积、农作物的需水量、灌溉方式以及灌溉时间等因素。

通过合理的计算，可以确定渠道的断面尺寸，保证在灌溉高峰期能够满足农作物的用水需求，同时避免渠道过大造成浪费和成本增加。

3、渠道断面设计渠道断面的形状和尺寸直接影响水流的速度和阻力。

常见的渠道断面形状有梯形、矩形和 U 形等。

梯形断面在施工和维护上较为方便，矩形断面过水能力较大，U 形断面则具有较好的水力性能和抗冲刷能力。

在设计时，需要综合考虑各种因素，选择合适的断面形状，并根据流量计算结果确定断面的尺寸。

4、渠道衬砌设计为了减少渠道的渗漏损失，提高水资源的利用率，通常需要对渠道进行衬砌。

衬砌材料有混凝土、预制板、砖石等。

混凝土衬砌具有强度高、耐久性好的优点，但成本相对较高；预制板衬砌施工方便，但整体性较差；砖石衬砌成本较低，但抗渗性能一般。

在选择衬砌材料时，要根据工程的实际情况和投资预算进行综合考虑。

5、附属建筑物设计水利渠道的附属建筑物包括分水闸、节制闸、渡槽、涵洞等。

这些建筑物的设计要满足渠道的运行管理和安全要求。

分水闸和节制闸用于控制渠道的流量和水位，渡槽用于跨越河流、道路等障碍物，涵洞用于穿越填方路段或排水。

二、灌区农田水利渠道施工1、施工准备在施工前，要做好充分的准备工作。

包括测量放线、场地清理、材料准备、设备调配等。

实验三灌溉渠道工程断面设计实验目的随着科学技术的飞速发展，现代农田水利建设的设计要求科学、规范、合理。

工程设计的优劣，直接关系到工程质量、投资、效益。

为了更好的实现玉米灌溉节水的利益最大化，我们将合理的设计灌溉渠道。

实验内容1.设计任务：（1）根据已知条件确定：渠道设计流量及加大流量。

（2）根据上述设计流量进行渠道水力计算，渠道断面型式按梯形设计，确定渠道断面尺寸（干渠），已知：干渠要求渠水深h=1.6米，渠道沿线土质为粘壤土，渠道平顺，养护一般。

（3）根据渠道系统的布置图，干渠比1/1000，支渠1/1000，高程单位：m，渠道长度单位：m。

2.如何设计一、确定灌溉面积，求出灌溉净流量灌溉面积的确定，是渠道设计的首要条件，确定了灌溉面积，掌握这块面积上灌水定额（指单位灌溉面积上，一次灌水的水量），灌水历时，求得某一时期渠道应通过的净流量。

根据公式：Q净=( m×s)/(3600×T×t)=(666.7×s×h)/(3600×T×t) （立方米/秒）求出Q净。

式中：m—灌水定额（立方米/秒）S—灌溉面积（亩）T—灌水天数T—每天灌水的小时数h—灌水层厚度(米)二、渠道测量、渠道测量的主要内容是：踏勘选线、中线测量、纵横断面测量。

1、踏勘选线踏勘选线的任务，是根据水利工程规划所定的渠线方向，引水高程和灌溉面高程，在实地确定一条既经济又合理的渠道中线位置。

沿所定渠道方向布设四等水准路线，进行四等水准测量，每隔1—2km左右设置一个水准点，点位靠近渠道，既要便于日后用来测定渠道高程，又要能够长期保存而不会因施工而遭到破坏。

2、中线测量渠道中线测量的任务主要是在渠道起迄点间进行定线，测定渠线度，用一系列的里程桩标定渠线经过的位置。

从渠道起点开始，朝着终点或转折点方向用花杆和皮卷尺进行定线和量距。

按照规定间距（一般50m或100m）打桩标定中线位置，用水准测量测定一下桩位高程，看渠线位置是否偏低或偏高。

灌溉渠道纵断面图的绘制
渠道纵断面图是渠道纵断面设计成果的具体体现和集中反映，它要包括沿渠地面高程线、渠道设计水位线、渠道最小水位线、渠底高程线、堤顶高程线以及分水口和渠道建筑货的位置与型式等内容。

绘制步骤如下：
1.选择比倒尺
高程:1：100或1 ：200,视地形高差大小而定；
距离:1：5000或1 ：10000,视渠道距离长短而定。

2．绘制地面高程线
地面高程线可根据渠道中心线水准测量成泵进行绘制。

若无定线测量成泵，亦可根据地形图上的渠道平面布置图的沿渠距离及其相应的地面高程进行绘制。

3.绘制设计水位线
根据各分水点要求水位和水源或上级渠道的水位，考虑沿渠地形和地质条件以及建筑物的水头损失,选择适宜的渠道比降，绘出渠道设计水位线。

各级渠道纵横断面设计各级渠道纵横断面设计是在实际工程中对渠道的跨度、水深、坡度等参数进行设计，以确保渠道能够有效地输送水流并达到预期的排水效果。

不同级别的渠道的设计要点和要求会有所不同，下面将分别介绍各级渠道纵横断面设计的主要内容。

农田排水渠道是用于排除农田中的积水、降低灌溉水位以及排除田间径流等目的而建设的渠道。

农田排水渠道的设计主要考虑以下几点：1.渠道底宽：渠道底宽是根据处理的水量、水流速度和淤泥淤堵的可能性来确定的。

底宽越宽，淤泥淤堵的可能性越小，但建造成本相应增加。

2.渠道顶宽：渠道顶宽要根据渠道的功能决定，一般而言，积水渠道的顶宽大于排水渠道的顶宽。

而农田排水渠道一般是建设在农田内部，顶宽不宜过宽，以减少农田占地损失。

3.渠道边坡：根据渠道所处地形、土质条件以及水流速度等因素确定渠道边坡的坡度。

坡度的选择要考虑到黏土的稳定性和防止冲刷的问题。

4.流速：农田排水渠道的流速一般较小，以避免对渠道壁面的冲刷，同时也减小了流失和渠道结构的破坏。

5.泥沙淤积：由于农田排水渠道长时间暴露在土壤和植被之间，容易导致泥沙淤积，流量减小，排水功能降低。

因此，在农田排水渠道设计中应考虑合理的泗河河段的淤积问题。

城镇排水渠道是城市排水系统的重要组成部分，承担着大量的雨水排放任务。

城镇排水渠道的设计主要考虑以下几点：1.渠道水深：城镇排水渠道的水深通常需要考虑雨水排放能力、交通通行安全和河道防洪容量等因素。

水深过浅会导致雨水堵塞，水流速度过大会增加排水渠道的冲刷风险。

因此，在城镇排水渠道设计中需要合理选择水深。

2.渠道流速：城镇排水渠道需要承载大量的雨水流量，因此设计时要保证渠道流速达到一定的要求，以确保雨水可以顺利排放。

流速过大会增加渠道的冲刷风险，流速过小会导致雨水堵塞。

3.渠道坡度：渠道坡度是指渠道河床的垂直下降程度与其前进水平距离之间的比值。

在城镇排水渠道设计中，渠道坡度的选择要根据降雨量、渠道长度和土壤类型等因素来确定。