渠道流量设计计算方法及步骤

应用渠道最小流量可以校核下一级渠道的水位控制条件 和确定修建节制闸的位置等。
一、灌溉渠道流量概述
3．加大流量
渠道的净流量：需要渠道提供的灌溉流量。 渠道的毛流量：计入水量损失后的流量。 设计流量是渠道的毛流量，它是设计渠道断面和渠系建筑 物尺寸的主要依据。
一、灌溉渠道流量概述
2．最小流量
最小流量：在灌溉设计标准条件下，渠积进行计算。
五、渠系建筑物的规划布置
渠系建筑物：各级渠道上的建筑物 1．引水建筑物
引水方式 无坝引水 有坝引水
引水建筑物 渠首进水闸
作用 调节引入干渠的流量
由拦河坝、冲沙闸、 雍高水位，冲刷进水闸前的淤 进水闸等组成的灌 沙，调节干渠的进水流量，满 溉引水枢纽 足灌溉对水位及流量的要求 大坝、进水闸等 水泵站 调节河道流量 提高水位
一、田间工程规划要求和规划原则
2．田间工程规划原则
必须在农业发展规划和水利建设规划的基础上进行； 必须着眼长远、立足当前,全面规划,分期实施,当年增产 必须因地制宜,讲求实效,要有严格的科学态度,注重调查研
究,走群众路线。
要以治水改土为中心,实行山、水、田、林、路综合治理,
创造良好的生态环境,促进农、林、牧、副、渔全面发展。
支渠
三、斗、农渠的规划布置
2. 斗渠的规划布置
斗渠的长度和控制面积随地形变化很大。山区、丘陵地区的 斗渠长度较短，控制面积较小，平原地区的斗渠较长，控制 面积较大。 我国北方平原地区一些大 型自流灌区的斗渠长度一般 为3～5km．控制面积为 3000～5000亩。 斗渠的间距主要根据机耕 要求确定，和农渠的长度相 适应。
二、干、支渠的规划布置形式
1）山区、丘陵区灌区的干、支渠布置 山丘、丘陵区的干渠一般沿灌区上部边缘布置，大体 上和等高线平行，支渠沿两溪间的分水岭布置。 在丘陵地区，如灌区内有主要岗岭横贯中部，干渠可 布置在岗脊上，大体和等高线垂直，干渠比降视地面坡 度而定，支渠自干渠两侧分出，控制岗岭两侧的坡地。

第8章 渠系连接建筑物的水力计算【教学基本要求】本章主要是工程水力设计计算，包括渡槽、跌水以及渐变段等实际工程的水力计算。

这部分不内容作为本课程考试的要求，但是实际工程中会经常遇到。

希望学员们结合自己的工作需要去学习。

【内容提要和学习指导】8．1 渠系连接建筑物的水力计算基本公式1． 明槽渐变段的水力计算公式明槽渐变段的上下游水位差△z ：进口收缩渐变段 t L J gv g v z z z ⋅+-+=-=∆)22)(1(21122221ααζ 出口扩散渐变段 t L J g v g v z z z ⋅---=-=∆)22)(1(22221112ααζ明渠渐变段的长度L t ： )(min max B B L t -⋅=ηη为系数：对进口的收缩段，η取1.5～2.5；对出口的扩散段，η取2.5～3.0。

)(1212z z h h ---=∆2．渡槽的水力计算公式槽身段流量与断面尺寸的关系： i R AC Q ⋅=槽身段水面降落值： L i z z ⨯=-32进、出口渐变段的水力计算公式与明槽渐变段的水力计算公式相同。

3．跌水的水力计算公式矩形断面进口 23012H g mb Q d ε=bH K 0121ζε-= 流量系数m 按堰流确定；K ζ按图8－6所示选用。

梯形断面进口 3011112H g b m Q d = ， 23022222H g b m Q d =118.0H ctg b b θ+=， 228.0H c t g b b θ+=消能段中的跌水射程：当坎为宽顶堰时， 000)25.0(0.4H H P m L +⋅=当底坎为实用堰时： 000)3.0(34.3H H P m L +⋅=消力池的长度： j b L L L 8.00+=消力池的深度 t ch h d -''=05.1 消力墙的高度 H h c c-''=05.1 8．2 渠系连接建筑物的水力计算的基本概念1． 渐变段的分类急流渐变段与缓流渐变段；收缩渐变段与扩散渐变段；曲线型渐变段与直线型渐变段；直线型渐变段又包括：楔型、圆弧型、八字型和直角型渐变段。

设计灌水率的确定步骤




计算灌水率
绘制初拟灌水率图——垒箱子
修正灌水率图——推箱子
确定设计灌水率值——选箱子
第二步：绘制初拟灌水率图
灌水率图的绘制：
以灌水时间
为横坐标，
以灌水率为
纵坐标，即
可绘出初拟
灌水率图。
灌水率图的绘制练习——垒箱子

以灌水时间为横坐标，
以灌水率为纵坐标，绘
制初拟灌水率图。
mik——第i种作物第k次灌水的灌水定额，m3／hm2；
Tik——第i种作物第k次灌水的灌水延续时间，d；与作物种类、灌区面积
大小及农业技术条件等有关，它的长短直接影响着灌水率的大小。不同作
物允许的灌水延续时间不相同，对主要作物关键期的灌水，灌水延续时间
不宜过长；次要作物可以延长一些。
i ——第i种作物的种植比例，其值为第i种作物的灌溉面积与灌区灌溉面
750
10
0.043
3.27—4.3
600
8
0.022
5.1—5.8
600
8
0.022
4.12—4.21
675
10
0.039
6.1—6.10
675
10
0.039
0.043
25%
50%
设计灌水率的确定步骤




计算灌水率
绘制初拟灌水率图——垒箱子
修正灌水率图——推箱子
确定设计灌水率值——选箱子
第三步：修正灌水率图
0.05
作
物
小
麦
种
植
比
例α
50%
棉
花
25%

工程渠道流量分析中的CFD模拟方法研究随着科技的不断发展和应用的不断推广，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）方法在工程渠道流量分析中的应用日益广泛。

CFD方法通过数值计算来模拟和分析流体力学问题，为工程渠道设计提供了一种准确、快速的分析手段。

本文将对工程渠道流量分析中的CFD模拟方法进行研究，并探讨其应用价值和研究趋势。

工程渠道流量分析是工程设计和施工中的重要环节。

准确评估渠道流量对工程的稳定运行和效果的评估至关重要。

传统的试验方法在实际工程中存在着成本高、时间长、难以控制外界条件等问题。

而CFD模拟方法通过利用计算机数值方法，可以快速、准确地进行渠道流量分析，解决了传统试验方法的一些问题。

在工程渠道流量分析中，CFD模拟方法可以帮助工程师定量地评估渠道各个部分的流速、流量和压力分布等参数，进而指导工程设计。

通过CFD模拟，工程师可以模拟不同工况下的流体流动情况，从而了解渠道内部的流动特性和水流行为，为设计提供科学依据。

同时，CFD模拟还可以帮助工程师优化渠道设计，如改变渠道的几何形状、尺寸和材料等参数，以达到流量均匀、水流平稳的目的。

CFD模拟方法有几个关键的步骤和技术需要注意。

首先，需要对工程渠道进行几何建模和网格划分。

工程渠道的几何形状和尺寸将直接影响流动的行为，因此准确地建模是模拟的基础。

其次，需要选择适当的数值模型和边界条件。

数值模型是模拟流动行为的关键，边界条件则是模拟过程中所设定的约束条件。

合理选择数值模型和边界条件，可以提高模拟的准确性和可靠性。

最后，需要进行数值计算和结果分析。

通过计算机的运算能力，可以对模型进行数值计算，并从计算结果中获取流体流动的各种信息，如流速、流量、压力分布等。

尽管CFD模拟方法在工程渠道流量分析中具有诸多优势，但也存在一些挑战和限制。

首先，CFD模拟依赖于网格划分，网格划分的精细程度会直接影响模拟的准确性和计算量。

灌区设计要点一、灌溉流量估算与放水时间：按1个流量灌1万亩水田估算（含渠道损失与蒸发），当水田一次灌水深为15mm时，1亩水田需水0.015(灌水深m)×667(1亩=667m2)=10m3，则1万亩水田需水10万方。

若从水库放水，则需100000/3600=28小时。

二、灌区设计步骤：1．确定灌区灌溉面积。

2．估算灌区灌溉流量。

3．测绘灌区地形图。

4．在地形图上按等高线与灌溉分区面积画出干支斗农渠的大致走向。

4．按灌溉分区面积估算分区灌溉流量。

5．按渠道大致走向实地调查渠道地质情况。

6．按地质情况与下表确定渠道比降与渠道糙率。

7. 根据地形图与调查情况定出渠道桩号。

7．依桩号顺序，每隔30～50m一个，按渠道断面设计步骤进行渠道断面设计，并按超高0.2～0.5m绘出渠道断面图。

8. 根据地形情况，每隔30～50m确定渠道断面的地面高程、设计水面高程、渠顶高程、渠底高程。

并在纵断面图上分别绘出干支斗农渠的地面线、设计水面线、渠顶线、渠底线。

9．当渠道纵断面出现坡度过大、突变时，应设计渠道水面衔接建筑物（跌水、渡槽、倒虹吸等）1.渠道的纵断面结构设计渠道的水位推求设计渠道，一方面要有足够的输水能力和稳定的渠床；另一方面还要有一定的水位，以满足所控制的面积自流灌溉。

渠道的水位高程，应根据灌溉土地高程和下级渠系的沿渠水头损失而定。

沿渠水头损失包括渠道比降损失，过闸(分水闸、节制闸、量水设备等)损失，以及通过渠系交叉建筑物(渡槽、隧洞等)的水头损失等。

各级渠道分水口要求的水位可按下式推求：H分一A。

＋h＋∑Li＋∑ψ式中 A。

——渠道所灌面积上参考点的地面高程，应根据地面高程、坡度及距离具体决定。

h一一灌溉面积上的灌水深度，一般为0.05～O.15 m,或用农渠水面高于田面O.1～0.2m； L——各级渠道的长度(m)；i——各级渠道的比降；ψ——水流通过建筑物的水头损失。

渠道比降一般数值表量及含砂量等因素有关。

灌溉水利用系数的计算方法灌溉水利用系数在水土平衡和渠道设计流量分析中使用;一、用模式分析法计算渠道灌的灌溉水利用系数1计算公式（1）灌溉水利用系数：η=式中：——渠系水利用系数,可用各级渠道水利用系数连乘求得;——田间水利用系数;（2）渠道水利用系数在无实测资料时按下式计算：=1－土渠：=衬砌渠：=式中：——渠道单位长度水量损失率%.kmL——渠道长度kmK——土壤透水性系数,可从表查得m——土壤透水性指数,可从表查得——衬砌渠道渗水修正系数,可从表查得2 参数选择1设计净流量：1干渠：Q净=q s A干=支渠：Q净==m3/s3斗渠：Q净=n Q农净== m3/s4农渠：Q净= == m3/s2渠道长度：1干渠：1条,长砼板防渗结构,灌溉面积万亩;标准条田规格：长宽=700250=亩拆合标准条田100块2支渠：4条,总长,平均长,平均灌溉面积万亩,拆和标准条田25块3斗渠：14条,总长21km,平均长,平均灌溉面积亩,拆和标准条田7块4农渠：100条,总长,平均长度3m、k、的选择查表沙壤土：K=,m=查表干渠砼板衬砌：=,取=支渠浆砌石衬砌：=取=3.渠道水利用系数计算利用渠道净流量、渠道长度及选择的参数计算各渠道水利用系数,考虑到蒸发损失,管理损失及衬砌渠道在使用期防渗性能降低等因素,并结合现场调查,对计算值作适当调整作为采用值;渠道水利用系数渠道Q净Lm3/s km 计算值采用值干渠支渠斗渠农渠4.田间水利用系数渠田间水利用系数为5.灌溉水利用系数干渠至田间：η干田=支渠至田间：η支田=斗渠至田间：η斗田=农渠至田间：η农田=二、各种水源的灌溉水利用系数及拆算系数以渠道水利用系数为依据,各种水流按照进入田间的途径,分别计算灌溉水利用系数及拆算平衡断面的拆算系数;1.井水水源机井通常在条田边,经农渠进入田间,灌溉水利用系数按下式计算：η井=η农η田=拆算到平衡断面干渠首端,拆算系数为：K井===井水量折算值：W干= K井W井=m3/h =h2.水库水利用系数平原引水注入式水库通常经支渠、斗渠、农渠进入田间,灌溉利用系数按下式计算：η库=η支η斗η农η田=拆算到平衡断面干渠首端,折算系数按下式计算：K井==库容拆算：v干库=k v库==万m3出口水量拆算：w干库=k w库==704万m33.泉水灌溉水利用系数泉水通过斗渠进入田间,灌溉水利用系数按下式计：η泉=η斗η农η田=拆算到平衡断面干渠首端,拆算系数：K泉===泉水水量拆算：w干泉=K w泉==万m3三、高效灌水方式的灌溉水利用系数当平衡断面为干渠首端时,高效节水灌溉的用水量应拆算到平衡断面,其灌溉水利用系数除计列该种节水灌溉的灌溉水利用系数之外,还应计入相应的渠道水利用系数;1滴灌、涌泉灌的灌溉水利用系数滴灌、涌泉灌管网溉水利用系数为,如果以井水为水源,机井在条田边,管网替代的是农渠、田间、则灌溉水利用系数按下式计算：η=η干η支η斗η滴=如果以渠水为水源,从支渠引水,管网替代斗渠、农渠、田间;灌溉水利用系数算：η=η干η支η滴= 2喷灌灌溉水利用系数喷灌身的灌溉水利用系数为,如果以渠水为水源,在斗渠上引水,管网替代农渠、田间;灌溉水利用系数按下式计算：η=η干η支η斗η喷=如果从支渠引水,管网替代斗渠、农渠、田间,灌溉水利用系数按下式计算：η=η干η支η喷=各种灌溉方法的灌溉水利用系数余此类推;。

5.2 各级渠道纵横断面设计 5.2.1 典型农渠纵横断面设计 5.2.1.1 典型农渠横断面设计设计流量是进行水力计算,确定渠道过水断面尺寸的主要依据,合理的渠道､横断面除了满足渠道的输水､配水要求外,还应满足渠床稳定条件,包括纵向稳定和平面稳定两个方面｡纵向稳定要求渠道在设计条件下工作,不发生冲刷和淤积,或在一定时期内冲淤平衡｡平面稳定要求渠道在设计条件下工作时,渠道水流不发生左右摇摆｡渠道横断面尺寸要依据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡一般情况下采用明渠均匀流公式计算:即Q=AC Ri式中:Q —渠道设计水深(m 3/s) A —渠道过水断面面积(m 2) R —水力半径 i —渠底比降c —谢才系数,一般采用曼宁公式 c=n1R 1/6 进行计算,其中n 为糙率 农渠的渠底比降,为了减少工程量,应尽可能选用和地面相近的渠底比降｡i=0.0029｡渠床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,农渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.017.农渠采用梯形断面,渠道内､外边坡系数m=1.25｡ 采用试算法:初选定b=0.36m, n=0.017, Q=0.123 m 3/s, i=0.0029用迭代公式: h i 10+=hh m b i b nQ ib mi 05/25/3102121+⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛代入数据,经试算得 h=0.23mA=(b+mh)h=0.149 (m 2)V=AQ=0.825(m/s) 渠道的不冲流速和土壤性质,水流含砂量,断面水力要素有关,一般土渠的不冲流速可依据《灌溉排水工程学》P136表3-25中查出,V cs1= 5.0(m/s)V 不冲=KQ 0.1 = 5×0.1230.1=4.054( 查表6-21) 渠道的不淤流速,由不淤流速经验公式:V cd =C 0Q 0.5式中 :V cd 为渠道的不淤流速(m/s)C 0为不淤流速系数,随渠道流量和宽深比而变,见《灌溉排水工程学》P 136,表3-26查得 C 0=0.4V cd =0.4×0.1230.5=0.140(m/s)V cd =0.140(m/s)<V=0.825(m/s)<V cs =4.054(m/s)满足不淤不冲流速,断面尺寸适合,即:b= 0.36 (m), i=0.0029, m=1.25, n=0.017 , Q=0.123｡把最小流量代入迭代公式中得:最小水深 h min =0.14(m) 过水断面 A=0.075(m 2)V min =AQ=0.613(m/s) V cd =0.109(m/s)<V min =0.377(m/s)<V cs =3.859(m/s)满足不淤不冲流速｡预制板厚取0.04m, 砂砾料垫层厚取此处取0.20m ｡ 安全超高Δh 取0.27m,堤顶宽度D 取0.6m5.2.1.2 典型农渠纵断面设计灌溉渠道不仅要满足输送设计流量的要求,还要满足水位控制的要求｡纵断面设计根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置,即先确定不同桩号处的设计水位高程,再根据设计水位求渠底高程､堤顶高程等｡为了灌溉要求,各级渠道入口处都应具有足够的水位,这个水位是根据灌溉面积上控制点的高程加上各种水头损失,自下而上逐级推求的｡即:H进=A+△h +∑Li+∑φ式中:H进—渠道进水口处的设计水位 (m)｡△h —控制点地面高程与附近末级固定渠道设计水位的高差,取值范围0.1~0.2 m,此处取0.1m｡L—渠道的长度,L=550m｡i—渠道的比降,此处取i=0.0029｡Φ—水流通过渠系建筑物时的水头损失,此处取0.1m｡H进=A+△h +∑Li+∑φ=1488.580m根据上式求得农渠进水口处水位为1488.580m｡根据典型农渠的设计水位可推求渠底高程､堤顶高程等｡典型农渠的纵断面设计计算表见表5-45.2.2典型斗渠纵横断面设计5.2.2.1下级渠道各分水口水位高程由于农渠处的进水口处的水头损失忽略不计,对于典型斗渠而言,其下级渠道各分水口处水位高程与各农渠进水口设计水位相等｡先拟定斗渠的坡降i =0.0040,确定斗渠的设计水位,由典型农渠处的进水口水位高程+与斗渠之间的距离×比降,得=H 斗进1493.62(m)｡但斗渠分水口处的水位高程不能满足下级渠道的灌水要求,这时就要调整斗渠的设计水位线｡一般采用以下两种方法:一是,保持原有斗渠比降不变,放弃分水口处水位,较高的农渠内部分高地的自流灌溉｡二是改变斗渠比降,将比降放缓,使斗渠设计水位满足农渠的灌水要求｡本设计采用方法一,保持原有比降｡ 5.2.2.2 典型斗渠横断面设计渠道横断面尺寸要根据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡采用明渠均匀流公式计算,即渠道横断面尺寸要依据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡一般情况下采用明渠均匀流公式计算:即Q=AC Ri式中:Q —渠道设计水深(m 3/s) A —渠道过水断面面积(m 2) R —水力半径 i —渠底比降c —谢才系数,一般采用曼宁公式 c=n1R 1/6 进行计算,其中n 为糙率 渠床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,斗渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.017. 斗渠采用梯形断面,渠道内､外边坡系数m=1.25｡ 采用试算法:用迭代公式: h i 10+=hh m b i b nQ ib mi 05/25/3102121+⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛代入数据,经试算得 h=0.32mA=(b+mh)h=0.243 V=AQ=1.16(m/s) 渠道的不冲流速和土壤性质,水流含砂量,断面水力要素有关,一般土渠的不冲流速可依据《灌溉排水工程学》,V cs1= 5.0(m/s)V 不冲=KQ 0.1 5×0.2660.1=4.405 渠道的不淤流速,由不淤流速经验公式:V cd =C 0Q 0.5式中 :V cd 为渠道的不淤流速(m/s)C 0为不淤流速系数,随渠道流量和宽深比而变,见《灌溉排水工程学》P 136,表3-26查得 C 0=0.4V cd =0.4×0.2660.5=0.212(m/s)V cd =0.212(m/s)<V =1.16(m/s)<V cs =4.405(m/s)满足不淤不冲流速,断面尺寸适合,即:b= 0.36(m), i=0.0040, m=1.25, n=0.017Q=0.266m 3/s ｡把最小流量代入迭代公式中得最小水深 h min =0.21(m) 过水断面 A=0.131(m 2)V min =AQ=0.862(m/s) V cd =0.135(m/s)<V min =0.862(m/s)<V cs =4.02(m/s)满足不淤不冲流速｡由迭代公式试算的水深以及在比降下的各水力要素表见下表(5-5)5.2.2.2.1典型斗渠纵断面设计由前面表5-6可知,斗渠引水口的水位为1493.62m,在此,取为1493.62m,可用闸门将水头壅高0.1m,即满足下级渠道的供水要求｡渠道纵断面图的绘制,应依据以下这些步骤:1）先绘地面高程线(每50米一个桩号,分水口处､建筑物处加桩);2）标绘分水口和建筑物的位置;3）绘渠道设计水位线,把每一点的设计水位连接起来;4）绘渠底高程线｡在渠道设计水位线以下,以渠道设计水深为间距,画设计水位的平行线,该线就是渠底高程线;5）绘渠顶高程线｡安全超高取0.3米,以渠底线向上,以设计水深和安全超高之和为间距,作渠底线的平行线,此线就是渠道的堤顶线;6）最小水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的最小水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最小水位线;7）最大水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的加大水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最大水位线;8）开挖高程线｡渠底高程减去预制板厚度和砂砾石垫层厚度之和,即在渠底线以下以开挖深度(0.06+0.24米)为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是开挖高程线;9）挖深｡地面高程减去渠底高程得挖深;10）填高｡渠堤高程减去地面高程得填高;斗渠纵断面计算结果见表5-6,5.2.3 典型支渠的纵､横断面设计典型斗渠进水口处水位高程比地面高程高0.552米,由此可假定其它斗渠进水口处水位高程比地面高0.552米,并依次可求得斗渠进水口处水位高程.由上表,推得支渠的引水口水位=1495.456m由此可得,典型支渠进水口处的设计水位为1495.456米｡5.2.3.1典型支渠的横断面设计渠道横断面尺寸要根据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡采用明渠均匀流公式计算,即渠道横断面尺寸要依据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡一般情况下采用明渠均匀流公式计算:即Q=AC Ri式中:Q—渠道设计水深(m3/s)A—渠道过水断面面积(m2)R—水力半径i —渠底比降c —谢才系数,一般采用曼宁公式 c=n1R 1/6 进行计算,其中n 为糙率 渠床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,支渠采用砼护面,预制板砌筑, n=0.017｡支渠采用梯形断面,渠道内､外边坡系数m=1.25｡渠床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,支渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.017｡为了满足灌区各支渠的分水口水位,考虑施工工程量,对支渠进行变坡,桩号0+000-3+520之间,采用i=0.0028｡=+h i 10hh m b i b nQ ib mi 05/25/3102121+⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛当i=0.0028时,n=0.017,m=1.25,b=0.45m,Q=0.403(m 3/s),将数据代入公式可得设计水深h d =0.39m;当i=0.0028时,过水断面 A=(b+mh)h=0.366 m 2当i=0.0025时,流速V=AQ=1.112(m/s),查《灌溉排水工程学》P136 表3-25得不淤流速为V cs <5.0(m/s),查《灌溉排水工程学》得Vcd>0.3 m/s,设计流速均满足｡同理可得最小水深和加大水深,同时也满足要求｡ 同理可得其它比降下的设计水深､最小水深､加大水深｡ 2-2支渠的水力要素表见表5-7｡5.2.3.2 典型支渠的纵断面设计由5.2.3.1可得,支渠进水口处水位高程为1495.456m ｡可由支渠进水口处水位高程减去沿程损失(Li)可得各点的设计水位｡渠道纵断面图的绘制,应依据以下这些步骤:1）先绘地面高程线(每100米一个桩号,分水口处､建筑物处加桩);2) 标绘分水口和建筑物的位置;3) 绘渠道设计水位线,把每一点的设计水位连接起来;4) 绘渠底高程线｡在渠道设计水位线以下,以渠道设计水深为间距,画设计水位的平行线,该线就是渠底高程线;5) 渠顶高程线｡以渠底线向上,以设计水深和安全超高之和为间距,作渠底线的平行线,此线就是渠道的堤顶线;6）最小水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的最小水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最小水位线;7）加大水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的加大水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最大水位线;8) 开挖高程线｡渠底高程减去预制板厚度和砂砾石垫层厚度之和,即在渠底线以下以开挖深度(0.08+0.32米)为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是开挖高程线;8）挖深｡地面高程减去渠底高程得挖深;9）填高｡渠堤高程减去地面高程得填高;典型支渠纵断面计算结果见表5-9,5-9典型支渠纵断面图5.2.4 典型分干的纵､横断面设计5.2.4.1 下级渠道各级分水口处水位高程典型支渠进水口水位比地面高 1.017米,可以假定其它支渠进水口水位比地面高1.017米,按此关系依次计算各支渠进水口水位高程｡由上表可得支渠引水口水位与地面高程之差为 1.017m,则其它干渠的引水口水位=各支渠的地面高程+1.017 m,即得各支渠的设计水位｡由此,推得干渠的引水口水位=支渠的地面高程+1.017=1502.417 绘典型干渠的地面高程线,典型干渠的设计水位线要满足给下级渠道的供水要求,及工程费用最小的要求｡其比降应接近典型干渠的天然平均比降｡这样就会出现变坡｡允许支渠分水口处水位与干渠设计水位有误差,当干渠设计水位低于支渠进水口处的水位时,这时节制闸就会放下,抬高水位,以满足支渠的进水口水位,但水不能溢出｡最后的典型干渠的进水口水位高程为1502.417米｡ 5.2.4.2典型分干的横断面设计渠道横断面尺寸要根据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡采用明渠均匀流公式计算,即渠道横断面尺寸要依据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡一般情况下采用明渠均匀流公式计算:即Q=AC Ri式中:Q —渠道设计水深(m 3/s) A —渠道过水断面面积(m 2) R —水力半径 i —渠底比降c —谢才系数,一般采用曼宁公式 c=n1 R 1/6进行计算,其中n 为糙率 渠床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,支渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.018.典型干渠采用梯形断面,渠道内､外边坡系数m=1.25,床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,支渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.017｡为了满足灌区各支渠的分水口水位,考虑施工工程量,对干渠进行变坡,桩号0+000-2+000之间,采用i=0.004;桩号0+000-2+200之间,采用i=0.0037;桩号0+00-2+200之间,采用i=0.0037｡桩号0+000-4+100之间,采用i=0.0039｡干渠采用预制板防渗,梯形断面｡采用试算法,计算设计水深进行横断面设计｡ ｡桩号0+000-1+050之间,V不冲=KQ 0.1=5×1.4750.1=5.198(m/s)｡V不游=C0Q 0.5=0.4×1.4750.5=0.485(m/s)｡ 桩号0+000-2+200之间,V不冲=KQ 0.1=5×1.0920.1=5.044(m/s),V不游=C0Q 0.5=0.4×1.0920.5=0.418(m/s) 桩号0+000-2+200之间, V不冲=KQ 0.1=5×0.6310.1=4.774(m/s),V不游=C0Q0.5=0.4×0.6310.5=0.318(m/s)5.2.4.3典型干渠的纵断面设计由5.2.4.1可得,干渠进水口处水位高程为1502.417米｡可由干渠进水口处水位高程减去沿程损失(Li)可得各点的设计水位｡1) 先绘地面高程线(每100米一个桩号,分水口处､建筑物处加桩);2) 标绘分水口和建筑物的位置;3) 绘渠道设计水位线,把每一点的设计水位连接起来;4) 绘渠底高程线｡在渠道设计水位线以下,以渠道设计水深为间距,画设计水位的平行线,该线就是渠底高程线;5) 渠顶高程线｡以渠底线向上,以设计水深和安全超高之和为间距,作渠底线的平行线,此线就是渠道的堤顶线;6) 最小水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的最小水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最小水位线;7)最大水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的加大水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最大水位线;8）开挖高程线｡渠底高程减去预制板厚度和砂砾石垫层厚度之和,即在渠底线以下以开挖深度(0.08+0.32米)为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是开挖高程线;9）挖深｡地面高程减去渠底高程得挖深;10）填高｡渠堤高程减去地面高程得填高;最后结果见表5-115.2.5 总干渠的纵､横断面设计5.2.4.1 下级渠道各级分水口处水位高程典型分干渠进水口水位比地面高0.614米,可以假定其它分干渠进水口水位比地面高0.614米,由上表可得分干渠引水口水位与地面高程之差为0.614m,则其它干渠的引水口水位=各支渠的地面高程+0.614 m,即得各支渠的设计水位｡由此,推得总干渠的引水口水位=分干渠的地面高程+0.2=1518.614绘总干渠的地面高程线,总干渠的设计水位线要满足给下级渠道的供水要求,及工程费用最小的要求｡其比降应接近总干渠的天然平均比降｡这样就会出现变坡｡允许分干渠分水口处水位与总干渠设计水位有误差,当总干渠设计水位低于分干渠进水口处的水位时,这时节制闸就会放下,抬高水位,以满足分干渠的进水口水位,但水不能溢出｡最后的总干渠的进水口水位高程为1518.614米｡5.2.4.2 总干渠的横断面设计渠道横断面尺寸要根据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡采用明渠均匀流公式计算,即渠道横断面尺寸要依据渠道设计流量通过水力计算加以确定｡一般情况下采用明渠均匀流公式计算:即Q=AC Ri式中:Q—渠道设计水深(m3/s)A —渠道过水断面面积(m 2) R —水力半径 i —渠底比降c —谢才系数,一般采用曼宁公式 c=n1 R 1/6进行计算,其中n 为糙率 渠床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,支渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.018 典型干渠采用梯形断面,渠道内､外边坡系数m=1.25,床糙率系数:由《灌溉排水工程学》P 130表3-13,支渠采用砼护面,预制板砌筑,n=0.017｡为了满足灌区各支渠的分水口水位,考虑施工工程量,对干渠进行变坡,桩号0+000-0+220之间,采用i=0.0037;桩号0+220-4+450之间,采用i=0.0037｡总干渠采用预制板防渗,梯形断面｡采用试算法,计算设计水深进行横断面设计｡ 总干渠桩号0+000-0+220之间,边坡系数m=1.25,b=0.6m,n=0.017,i=0.0037,Q=3.314(m3/s)时,把数据代入公式(5-3)中得 设计水深 h d = 0.91m过水断面 A=(b+mh)h=1.581(m 2) 流速 V=AQ=2.096(m/s) 不冲流速 KQ 0.1=5×3.3140.1=5.636(m/s) , V 不游=C0Q 0.5=0.4×3.3140.5=0.728(m/s)流速满足不淤不冲流速｡ 总干渠桩号0+220-4+450之间,边坡系数m=1.25,b=0.6m,n=0.017,i=0.0037,Q=1.602(m3/s)时,把数据代入公式(5-3)中得 设计水深 h d = 0.65m过水断面 A=(b+mh)h=0.918 (m 2) 流速 V=AQ=1.745 (m/s) V 不冲=KQ 0.1=5× 1.6020.1= 5.241(m/s),V 不游=C0Q 0.5=0.4×1.6020.5= 0.506(m/s)同理可得干渠各段的设计水深､加大水深､最小水深｡在0+220处,流量发生了较大的变化,由3.314变成1.602,故在此处(分水闸后)渠道断面发生变化,水深0.91变成0.65｡见表5-12.典型总干渠的水力要素见表5-125.2.4.3 总干渠的纵断面设计由5.2.4.1可得,总干渠进水口处水位高程为1518.614米｡可由干渠进水口处水位高程减去沿程损失(Li)可得各点的设计水位1) 先绘地面高程线(每100米一个桩号,分水口处､建筑物处加桩);2) 标绘分水口和建筑物的位置;3) 绘渠道设计水位线,把每一点的设计水位连接起来;4) 绘渠底高程线｡在渠道设计水位线以下,以渠道设计水深为间距,画设计水位的平行线,该线就是渠底高程线;5) 渠顶高程线｡以渠底线向上,以设计水深和安全超高之和为间距,作渠底线的平行线,此线就是渠道的堤顶线;6) 最小水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的最小水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最小水位线;7)最大水位线｡在渠道渠底高程线以上,以渠道的加大水深为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是最大水位线;10）开挖高程线｡渠底高程减去预制板厚度和砂砾石垫层厚度之和,即在渠底线以下以开挖深度(0.08+0.32米)为间距,画渠底高程线的平行线,该线就是开挖高程线;11）挖深｡地面高程减去渠底高程得挖深;11）填高｡渠堤高程减去地面高程得填高;最后结果见表5-13.5.3 各级典型排水沟的纵､横断面设计5.3.1 典型农排的纵､横断面设计5.3.1.1 典型农排的横断面设计农排不进行设计,采用经验公式计算横断面设计｡1)农排的底宽b. 排水沟一般是机械开挖,在(0.6-1.0米),所以农排的底宽渠0.8米;2)农排的深度D｡当作物允许的地下水位Δh一定时,农排的深度D公式: D=ΔH+Δh+s其中: D—农排深度;ΔH—作物要求的地下水埋深(m),由《灌溉排水工程学》P202表6-11,地下水临界深度值中,查得ΔH=1.7-2.3米, 取ΔH为2m｡Δh—当两沟之间的中心点的地下水位至ΔH时,地下水位与沟水位之差,一般不小于0.2-0.3米,取0.2mS—农排中的水深,排地下水时,沟内水深很浅,一般取0.1~0.2m,取0.1m故求得D=2+0.2+0.1=2.3m3)边坡系数m此设计排水沟采用梯形断面,因为是土质排水沟,查《灌溉与排水工程设计规范》知边坡系数为2.0~2.5,取m=2.54）沟底坡降根据排水及地形要求,采用坡降i=0.0038｡5)糙率查《灌溉与排水工程设计规范》知n=0.025~0.03,取n=0.03｡6)推求农排上口宽BB=b+2mD=0.8+2*2.5*2.3=12.3m7)沟堤宽度为D堤D堤根据行人及堆土时确定,经验取1m8)农排占地宽度B占B占=2D堤+B=2*1+12.3=14.3m｡农排水力要素表见表5-14｡5.3.1.2农排纵断面设计1)典型农排的沟顶高程根据地面高程线的趋势,确定出一条最接近地面线的一条线,即沟顶高程线｡2）典型农排的沟顶线向下平移沟深D(2.3m),即为典型农排的沟底线｡典型农排纵断面计算见表5-15,5.3.2 典型斗排的纵､横断面设计5.3.2.1 横断面设计1流量设计○1由于本灌区缺少日常排水模数,实测资料,结合灌区排水模数为0.081m3/s/万亩｡○2流量推求运用公式Q日=q日*A式中Q日—日常设计流量q日—日常排水模数A-典型农排控制面积,故Q日=0.081*0.14225=0.012m3/s2底宽设计为了满足机械开挖要求及输水要求,取b=1m｡3边坡系数m此设计排水沟采用梯形断面,因为是土质排水沟,查《灌溉与排水工程设计规范》7.1.10知边坡系数为2.0~2.5,取m=2.5｡4沟底坡降根据排水及地形要求,采用坡降i=0.0034｡5糙率查《灌溉与排水工程设计规范》知n=0.025~0.03,取n=0.03.6将以上有关数据带入明渠均匀流公式Q=｡(1)1ibhmhb+=+试算出h太小,故取h=0.1m｡因为水深太小,流速也很小,所以会发生淤积,但是可以进行处理｡排水沟一般不会出现冲刷现象｡斗排水力要素表见表5-16｡8 斗排上口宽B=b+2mD=1+2*2.5*2.5=13.5m9 斗沟堤宽D堤根据经验取1m｡10斗沟占地宽度B占B占=2D堤+B=2*1+13.5=15.5m｡5.3.2.2斗排纵断面设计1 典型斗排的沟底高程由典型农排出口处降低0.1-0.2m,在这里降低0.1m,降0.1m以后点绘在典型斗排的典型农排进口处,由典型斗排的地面高程下降沟深D,点绘另一点, 由以上两点确定一条直线,即为典型斗排的沟底线｡2典型斗排的沟顶高程典型斗排的沟底线向上平移沟深D(2.5m),即为典型斗排的沟顶线｡3 挖方深度挖方深度=地面高程-沟底高程｡典型斗排纵断面计算见表5-17,5.3.3典型支排纵横断面设计5.3.3.1 横断面设计1流量设计(1) 由于本灌区缺少日常排水模数,实测资料,结合灌区排水模数为0.081m3/s/万亩｡(2)流量推求运用公式Q日=q日*A式中Q日—日常设计流量q日—日常排水模数A-—典型支排控制面积故Q日=0.007*0.83744=0.068m/s2底宽设计为了满足机械开挖要求及输水要求,取b=1m｡3边坡系数m此设计排水沟采用梯形断面,因为是土质排水沟,查《灌溉与排水工程设计规范》知边坡系数为2.0~2.5,取m=2.5｡4沟底坡降根据排水及地形要求,采用坡降i=0.0027｡5糙率查《灌溉与排水工程设计规范》知n=0.025~0.03,取n=0.0036将以上有关数据带入明渠均匀流公式Q=｡(1)1ibhmhb++=+试算出h=0.14m,取为0.15m｡7支排的深度D支=D斗+0.2式中D支—支排的深度(m)D斗—斗沟的深度(m)故D支=2.5+0.2=2.7m过水面积A=bh+mh2=0.206m2流速v=Q/A=0.404m/s因为v≤v cd=0.3m/s,所以会发生淤积,但可以进行处理｡排水沟一般不会出现冲刷现象｡支排水力要素计算结果见表5-18｡8 支排上口宽B=b+2mD=1.0+2*2.5*2.7=14.5m9 支排堤宽D堤根据经验取1.0m｡10支排占地宽度B占B占=2D堤+B=2*1+14.5=16.5m｡5.3.3.2支排纵断面设计1 典型支排的沟底高程由典型斗沟出口处降低0.1-0.2m在这里降低0.1m以后点绘在典型支排的典型斗沟进口处,由典型支排的地面高程下降沟深D,点绘另一点, 由以上两点确定一条直线,即为典型支排的沟底线｡2典型支排的沟顶高程典型支排的沟底线向上平移沟深D(2.7m),即为典型支排的沟顶线｡3 挖方深度挖方深度=地面高程-沟底高程典型支排纵断面计算表见表5-19,5.3.4典型干排纵横断面设计5.3.4.1横断面设计1流量设计(1) 由于本灌区缺少日常排水模数,实测资料,结合灌区排水模数为0.081m3/s/万亩｡(2)流量推求运用公式Q日=q日*A式中Q日—日常设计流量q日—日常排水模数A-—典型支排控制面积故Q日=0.081*2.8752=0.233m3/s2底宽设计为了满足机械开挖要求及输水要求,取b=1.2m｡3边坡系数m此设计排水沟采用梯形断面,因为是土质排水沟,查《灌溉与排水工程设计规范》7.1.10知边坡系数为2.0~2.5,取m=2.5｡4沟底坡降根据排水及地形要求,i采用自然坡降,坡降i=0.0027｡5糙率查《灌溉与排水工程设计规范》知n=0.025~0.03,取n=0.03｡6将以上有关数据带入明渠均匀流公式Q=｡(1)1ibhmhb++=+试算出h=0.25m,则选为0.25m｡7干排的深度D干=D支+0.2式中D干—干排的深度(m)D支—支排的深度(m)故D支=2.7+0.2=2.9m过水面积A1=bh+mh2=0.456m2,流速v1=Q/A=0.547 ,因为v≤v cd=0.3m/s 所以不会发生淤积｡排水沟一般不会出现冲刷现象｡8 干排上口宽B=b+2mD=1.2+2*2.5*2.9=15.7m9 干排堤宽D堤根据经验取1m｡10支排占地宽度B占B占=2D堤+B=2*1+15.7=17.7m｡5.3.4.2干排纵断面设计1 典型干排的沟底高程由典型支排出口处降低0.1-0.2m在这里降低0.1m以后点绘在典型干排的典型支排进口处,由于典型支排的出口处在典型干排的起点,所以根据典型干排的地面高程进行沟底高程线的绘制,下降沟深D,点绘另一点, 由以上两点确定一条直线,即为典型干排的沟底线｡2典型干排的沟顶高程典型干排的沟底线向上平移沟深D(2.9m),即为典型干排的沟顶线｡3 挖方深度挖方深度=地面高程-沟底高程典型干排的纵断面计算表见5-20,表5-20 典型干排纵断面计算表5.4工程量统计5.4.1各级渠道工程量统计干渠工程量计算过程见表5-21｡典型干渠工程量统计见表5-22｡典型支渠工程量统计见表5-23｡典型斗渠工程量统计见表5-24｡典型农渠工程量统计见表5-25｡5.4.2各级排水沟道工程量统计典型干排工程量统计过程见表5-26｡典型支排工程量统计过程见表5-27｡典型斗排工程量统计见表5-28｡典型农排工程量统计过程见表5-29｡由灌溉规划面积,去掉灌排渠道､道路等的占地面积,即可得出灌溉面积,见表4-1｡。

( m)h
R
b 2h 1 m2 2 1 m2
b 2( 1 m2 m)
h
R ( m)h 2( 1 m2 m) m h 2 1 m2 2( 1 m2 m) 2 1 m2
h 2
梯形水力最佳断面时水力半径等于水深的一半。
§6.4 水力最佳断面及允许流速
§6.4.1 水力最佳断面
所以： v'' 0.4m/ s v 0.46m/ s v ' 0.65m/ s
设计最佳水力断面符合不冲不淤流速。
§6.5 明渠均匀流的水力计算
➢ 水利工程中，梯形断面的渠道应用最广，现以梯形渠道为例，来说
明经常遇到的几种问题的计算方法。
明渠均匀流的基本公式： 对于梯形断面：
Q AC
Ri,Q K
湿周： b 2h 1 m2
( 2 1 m2 )h
水力半径： R A (b mh)h
b 2h 1 m2 R ( m)h
2 1 m2
§6.1 明渠的类型及其对水流运动的影响
➢ 棱柱体渠道和非棱柱体渠道
按渠道横断面形状和尺寸沿流程是否变化来划分。凡是 断面形状及尺寸及底坡沿程不变的长直渠道称为棱柱体渠 道，反之称为非棱柱体渠道。
§6.4.1 水力最佳断面
➢ 在均匀流公式中
Q AC
Ri
A( 1
1
R6)
n
5
Ri
A
R
2 3
i
1 2
n
i n
A3
2
3
当：n,i一定，Q一定时，越小，A越小
当：n,i一定，A一定时，越小，Q越大
§6.4 水力最佳断面及允许流速
§6.4.1 水力最佳断面

9
节点
大环
基环
管段
管线
10
5.3.1 沿线流量
比流量：为简化计算而将除去大用户集中 流量以外的用水量均匀地分配在全部有效干 管长度上，由此计算出的单位长度干管承担 的供水量。
Q q qs l
城镇中用水量标准不同的区域应分别计 算比流量。
11
街坊
街坊
公园
街坊
街坊
街坊
街坊
街坊
街坊
12
沿线流量：干管有效长度与比流量的乘积。
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ห้องสมุดไป่ตู้
泵站
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环状管网满足连续性条件的流量分配方案可 以有无数多种。
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步骤 A. 按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向， 并选定整个管网的控制点，控制点是管网正常工作时和 事故时必须保证所需水压的点，一般选在给水区内离二 级泵站最远或地形较高之处。 为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要 的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量， 并且符合水流连续性即满足节点流量平衡的条件。这样， 当其中一条干管损坏、流量由其它干管转输时，不会使 这些干管中的流量增加过多。 和干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之 间的流量，有时起一些输水作用、有时只是就近供水到 用户，平时流量一般不大、只有在干管损坏时才转输较 大的流量，因此连接管中可分配较少的流量。

第一章明渠水力计算明渠水力计算分为明渠均匀流计算及明渠非均匀流计算，这不仅是渠道工程设计的主要计算项目，也是灌区水工建筑物设计中最基本的水力计算项目。

在渡槽、涵洞、陡坡等建筑物的设计中，常需推算水面线，水面线的推算属于明渠非均匀流计算。

消能计算中的下游尾水深计算及渡槽槽身的水力计算都是明渠均匀流计算；水面线计算中的正常水深也是按明渠均匀流计算。

因此本书将首先在此简要介绍明渠水力计算。

第一节单式断面明渠均匀流水力计算一、计算公式明渠均匀流的基本计算公式如式(1—1)一式(1—3)；二、计算类型根据设计条件及要求，单式断面明渠均匀流一般可分为以下(种计算情况：(1)已知设计流量、渠底比降及渠底宽，计算水深。

(2)已知设计流量，渠底比降及水深，计算渠底宽。

(3)已知设计流量及过水断面面积、计算渠底比降。

(4)已知过水断面面积及渠底比降，计算过水流量。

上述第(3)、(4)两种情况可由式(1—1)直接求得计算结果，但不是设计中的主要计算情况．第(1)、(2)两种情况，因式(1—1)中的w、R、C 等值均包含有渠底宽及第1页水深两个未知数，因此不可能由式(1—1)简单求解，而需要经过反复试算才能得到计算结果，这两种是设计中常见的情况，为了减少计算工作量，过去多是借助有关的计算图表进行计算，现在则可采用电算。

三、算例现以算例介绍单式断面明渠均匀流不同计算情况的计算方法和步骤。

[例1—1，已知某梯形断面渠槽的渠底宽为b＝1．5m，水深为h--3．2m，边坡系数[例1—2] 已知某梯形断面渠槽的设计流量为Q＝20．07m^3／s，渠底宽为b--1．Sm，边坡系数为m--2．5，渠底比降i=1／7000，糙率为n=0．025。

试计算渠道水深。

解：本倒不可能由式(1—1)一次算出水深，需通过假定不同的水深反复试算才能求得所需值。

计算步骤是首先假定一个水深值，计算相应的w、R、C等值，然后按式(1—1)计算过水流量，如流量计算值小于设计流量，表明假定的水深偏小，再加大水深值重新计算；反之，则表明假定的水深偏大，再减小水深值重新计算，如此反复多次，直至按假定的水深计算的过水流量渐进等于设计流量时，该水深即为所求水深。

一、灌溉与排水工程（一）输配水工程1、明渠（1）渠道断面计算灌溉渠道采用明渠均匀流公式计算，设计一系列断面尺寸，分别计算渠道通过设计流量下的各水力要素，从中选择满足过水流量的断面尺寸。

明渠均匀流公式：（2）灌溉渠道纵断面设计设计灌溉渠道时，要使渠道断面能够通过设计流量和保持渠床稳定，并保证其水位满足自流灌溉的要求。

渠道的水位控制，密切结合沿渠地形条件及灌溉田块参考点高程进行。

为了保证渠道所控制的灌溉面积都能进行自流灌溉，各级渠道在分水点处都具有足够的水位高程。

各分水口的水位控制高程，是根据灌溉土地的地面高程加上渠道沿程水头损失以及渠水通过各种建筑物的局部水头损失，有下式自上而下逐级推算出。

（3）渠道用材的选择参考当地材料价格和来源对浆砌石渠道（M5）、现浇混凝土（C15）渠道、U 型槽渠的进行比较。

浆砌石（M5）渠道不仅造价贵，而且项目所在区域砌石工较少，石料匮乏。

U 型渠道和现浇混凝土（C15）渠道则比较经济也比较容易施工，但U 型渠结构单薄，较容易被破坏。

经综合考虑并征求业主和群众意见，新建渠道选择现浇混凝土渠道；其中为确保现浇混凝土渠道的安全稳定，现浇混凝土渠采用整体式结构，并在施工时沿渠线长度方向设置伸缩缝，原则上控制每12m 设置一道（当地质软弱或施工有其他要求时缝距可作适当调整），缝宽20mm，内嵌沥青板方材。

渠道跌差在50cm 以上的（包括50cm）采用跌水联接上、下渠段进行消能。

（4）流量设计设计流量计算公式：（5）渠道设计新建渠道采用现浇砼结构,现浇砼渠道每隔12 米设置一处横向伸缩缝，伸缩缝内埋置沥青板枋材，板宽为12cm，板厚20mm。

（二）排水工程1、排涝模数计算根据《湖北省短历时暴雨等值线图》本项目区年最大24h 暴雨均值H=120mm,CV ＝0.4，CS=3.5CV,求得p=20%暴雨值为148.1mm。

排涝模数按水田与旱作物分别计算。

（1）水田排涝模数计算公式为：（2）旱作物排涝模数计算公式为：2、排水沟流量计算3、排水沟断面计算排水沟断面设计主要任务是确定排水沟纵横断面尺寸和水位衔接条件，校核排水沟排涝能力和不冲不淤条件。

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）。

灌溉与排水工程
渠道灌溉系统 （1）
灌溉与排水工程
任务一：灌溉渠道系统规划
灌溉渠道系统：从水源取水，通过渠道及其附属建筑物 输、配水，经由田间工程进行农田灌水的工程系统。 水源和渠首工程； 输水配水系统：干、支、斗、农渠；（固定） 田间渠道系统：毛渠、输水垄沟、灌水沟、灌水畦； （临时） 排水泄水系统：干、支、斗、农、毛沟。
灌溉与排水工程
三、斗、农渠的规划布置
3. 农渠的规划布置 农 渠 是 末 级 固 定 渠 道 ， 控 制 范 围为一个耕作单元。农渠长度根 据机耕要求确定，在平原地区通 常 为 500 ～ 100m ， 间 距 为 200 ～ 400m，控制面积为200～600亩。 丘 陵 地 区 农 渠 的 长 度 和 控 制 面 积较小。在有控制地下水位要求 的地区，农渠间距根据农沟间距 确 定。
灌溉与排水工程 二、干、支渠的规划布置形式
1）山区、丘陵区灌区的干、支渠布置
灌溉与排水工程
二、干、支渠的规划布置形式
２）平原区灌区的干、支渠布置
这类灌区大多位于河流中、下游地区的冲积平原，地形 平坦开阔，耕地集中连片。 山前洪积冲积扇，除地面坡度较大外，也具有平原地区 的其他持征。河谷阶地位于河流两侧，呈狭长地带，地面 坡度倾向河流，高处地面坡度较大，河流附近坡度平缓， 水文地质条件和土地利用等情况和平原地区相似，这些地 区的渠系规划具有类似的特点，可归为一类。 干渠多沿等高线布置，支渠垂直等高线布置。
干、支渠的布置形式主要取决于地形条件。 1）山区、丘陵区灌区的干、支渠布置 一般需要从河流上游引水灌溉，输水距离较长。 干、支渠道的特点是：渠道高程较高，比降平缓，渠线较长 而且弯曲较多，深挖、高填渠段较多，沿渠交叉建筑物较多。 渠道常和沿途的塘坝、水库相联，形成长藤结瓜式水利系统， 以求增强水资源的调蓄利用能力和提高灌溉工程的利用率。

淹没孔口出流堰渠设计一、引言淹没孔口出流堰渠设计是水利工程中的重要环节，它涉及到水流流速的控制、水流的导流以及渠道的稳定性等问题。

本文将从以下几个方面对淹没孔口出流堰渠设计进行探讨。

二、淹没孔口出流堰渠的作用淹没孔口出流堰渠通常用于水库泄洪、降低堰下游的洪水位、控制河流水位等。

它通过设置出流堰渠，在水流通过淹没孔口时产生强烈的湍流，减小水流冲击力，达到控制洪水的目的。

三、淹没孔口出流堰渠的设计要求淹没孔口出流堰渠的设计要满足以下几个要求：1. 安全性要求出流堰渠的设计应保证其结构稳定，能够承受洪水冲击力和堰体自重压力。

在设计过程中需要考虑地质条件、堰的高度、坡度等因素，确保堰体的稳固性。

2. 淹没孔口的尺寸与数量淹没孔口的尺寸与数量应根据工程需要进行合理的确定。

尺寸过大会增加工程的投入和建设难度，尺寸过小则无法满足泄洪的要求。

而淹没孔口的数量则取决于出流堰渠的设计流量。

3. 出流能力和排泥能力淹没孔口出流堰渠应具备足够的出流能力，以确保在洪峰期间能够快速泄洪，降低下游的洪水位。

同时，它还应具备一定的排泥能力，防止悬浮物和泥沙对堰内渠道的堵塞。

4. 水流的导流能力淹没孔口出流堰渠的设计还要考虑到水流的导流能力。

在设计过程中需合理选择渠道的形状和尺寸，以确保水流的顺利流动。

此外，还需要考虑渠道的内壁防冲刷和堵塞问题。

四、淹没孔口出流堰渠的设计方法淹没孔口出流堰渠的设计方法根据具体工程条件的不同而有所差异。

但一般可以按照以下步骤进行：1. 数据收集与分析在进行淹没孔口出流堰渠设计之前，需要收集并分析与工程相关的气象、水文、地质等数据。

这些数据将对设计决策和参数确定有重要的指导作用。

2. 确定设计流量根据工程的实际需要和排洪要求，确定淹没孔口出流堰渠的设计流量。

设计流量的确定需要综合考虑水文数据、河道形态和洪水频率等因素。

3. 选择出流堰渠的类型和尺寸根据设计流量和工程条件，选择合适的出流堰渠类型，如溢流堰、节流堰等。

Q 40 K 设= = = 2309.4m 3 /s i 0.0003 再假设三、四个适当的b 代入上（ 再假设三、四个适当的b值，代入上（b）式右端求得相应的 见下计算表），并绘制K=f(b)曲线。 ），并绘制K=f(b)曲线 K值（见下计算表），并绘制K=f(b)曲线。
最后由K /s，点入图中查得b=10.2m b=10.2m。 最后由K设=2309.4m3/s，点入图中查得b=10.2m。即所求的 底宽b=10.2m b=10.2m。 底宽b=10.2m。
可见，若将已知的 与 代入上式 则可由上式解得b值 代入上式， 可见，若将已知的Q与i代入上式，则可由上式解得 值。由 于上式为一高次方程，直接求解b值是很困难的 值是很困难的。 于上式为一高次方程，直接求解 值是很困难的。现采用图解法 求解如下： 求解如下： 首先将已知的Q与 值代入上 值代入上（ ） 首先将已知的 与i值代入上（b）式左端求得
当给定了h 当给定了h0或b后，则 K =
Q = f(b) 或 i
求得设计流量模数
关系式求得相应的K值（假设的b值不必过多，只需使求得的K 关系式求得相应的K 假设的b值不必过多，只需使求得的K 值在K 附近，并包含大于和小于K 共三、四个值即可）， ），并 值在K设附近，并包含大于和小于K设共三、四个值即可），并 绘制K=f(b)曲线（如图a）；由求得的K设在K 绘制K=f(b)曲线（如图a）；由求得的K设在K～b关系曲线上 K=f(b)曲线 由求得的 查得所求的b 查得所求的b求。
h0 v C Ri R 23 v= = = ( ) = fv ( ) = f（α） v v 0 C0 R 0i R 0 d Q= h Q AC Ri A R 23 = = ( ) = fQ ( 0 ) = f（α） Q Q 0 A 0C0 R 0i A 0 R 0 d

灌溉渠道系统规划实例分析中图分类号： s607+.1 文献标识码： a 文章编号：摘要:利用渠道进行灌溉是我国农田灌溉的主要输水方式。

灌溉渠道系统是指从水源取水、通过渠道及其附属建筑物向农田供水、经由田间工程进行农田灌水的工程系统。

主要包括渠首工程、输配水工程和田间工程三大部分。

大中型固定渠道可分为干渠、支渠、斗渠、农渠四级，地形复杂的大型灌区级数往往多于四级，而灌溉面积较小的灌区，固定渠道的级数较少。

灌溉渠道系统布置应符合灌区总体设计和灌溉标准要求。

干渠主要布置在灌区较高的地带，以便自流控制较大的灌溉面积。

其他各级渠道也应布置在各自控制范围内较高地带。

本文主要结合土地整理项目设计实例，分别对北部平原区和南方山区、丘陵区灌区的渠道灌溉系统进行分析设计，主要内容包括项目区总体情况介绍，灌溉水源分析，干、支、斗、农渠的规划布置形式，渠道工作制度的划分，渠道设计流量的推算，渠道横断面和纵断面设计以及田间工程的规划等内容。

关键词:土地整理渠道灌溉流量引言笔者就职于土地整理规划设计公司，主要从事土地整理项目的规划设计工作，土地整理的主要目的是采用工程措施，对田、水、路、林、村进行综合整治，增加有效耕地面积，提高土地质量和利用效率。

灌溉渠道工程规划是土地整理规划设计的一项重要内容，以下笔者结合工作中的设计实例，对灌溉渠道系统规划进行分析设计。

利用渠道进行灌溉是我国农田灌溉的主要输水方式。

灌溉渠道系统是指从水源取水、通过渠道及其附属建筑物向农田供水、经由田间工程进行农田灌水的工程系统。

主要包括渠首工程、输配水工程和田间工程三大部分。

大中型固定渠道可分为干渠、支渠、斗渠、农渠四级，地形复杂的大型灌区级数往往多于四级，而灌溉面积较小的灌区，固定渠道的级数较少。

灌溉渠道系统布置应符合灌区总体设计和灌溉标准要求。

干渠主要布置在灌区较高的地带，以便自流控制较大的灌溉面积。

其他各级渠道也应布置在各自控制范围内较高地带。

以下选取土地整理项目中的设计实例，分别对北部平原区和南方山区、丘陵区灌区的渠道灌溉系统进行分析设计。