灌排渠道工程计算方法.docx
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灌排渠道工程计算方法
1.灌排渠道工程
对项目区的灌溉渠道进行衬砌，并新建一部分梯形渠道。
其中干支渠采用梯形渠道，上宽分别为4.5m和2.0m；斗渠和农渠分别采用U80和U60现浇混凝土衬砌，衬砌厚度6cm，具体的梯形断面渠道典型设计和防渗U型断面渠道典型设计如下。
（2）防渗U型渠道典型设计
①设计灌溉保证率的确定
根据项目区水系状况、水资源和水文气象的实际情况，依据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），本次溧阳市高标农田建设工程规划采用的设计灌溉保证率为75%。
②设计灌溉模数的确定
项目区农作物以水稻、小麦、蔬菜、特种经济作物为主，由于水稻的需水量比其它的农作物大的多，而且水稻灌溉用水时，其它作物的需水量较小，因此项目区的设计灌溉模数可以按水稻的需水量计算。
在水稻的泡田期和全生育区中，泡田区的为用水高峰，因此设计灌水模数按泡田定额计算。
溧阳市别桥镇的泡田定额取100m3/亩，水稻田种植比
为88%，水稻栽插期T=6d，提水灌区机泵每天运行时间为20-22h,取t=20h，则设计灌水模数为：
=2.037m3/（s·万亩）
③渠系布置
项目区规划在斗渠口修建提水泵站，灌溉渠道分斗、农二级固定渠道，田面灌水采用畦灌，斗、农渠均实行续灌。
项目区的各个提水泵站斗控制的灌溉面积大致相等，选择项目规划区北侧，红星河、兴隆河三排河之间的灌溉面积作为典型设计区。
典型设计区斗渠控制面积1100亩，农渠灌溉控制面积120亩。
④渠道设计流量的确定
参照《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），渠道设计流量依据种植面积、灌水模数和渠系水利用系数确定。
渠道设计流量推算如下：
斗渠的设计流量：
渠系水利用系数取
m3/s
农渠设计流量：
农渠水利用系数
，田间水利用系数
m3/s
⑤U渠道断面计算
由斗、农渠的设计流量，设计斗、农渠U砼渠道断面：
已知条件，渠道的设计流量
，渠道糙率系数
，斗、农渠纵坡比降为：
、
。
式中：
——直线段外倾角为
时的系数，
时取
;
——直线段的倾斜角；
——渠道的设计流量，m3/s;
——圆弧半径，m；
——过水断面，m2。
考虑混凝土现场施工的方便，采用
，斗渠采用U80型渠道，农渠采用U60型渠道，计算表格如下：
表6-2斗、农渠断面设计
名称
设计流量Q（m3/s）
设计断面参数
设计流速（m/s）
渠道型号
半径
（m）
衬砌高度
（m）
渠堤超高
（m）
设计水深
（m）
渠深
（m）
斗渠
0.2636
U80
0.4
0.15
0.38
0.52
0.9
0.75
农渠
0.0286
U60
0.3
0.1
0.31
0.39
0.7
0.14
根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），进行加大流量校核计算。
表6-3加大流量校核
名称
设计
流量
m3/s
渠道型号
加大百分数
%
加大
流量
m3/s
半圆
半径r
m
渠道
深度
m
过水
断面A
m3
加大
流速
m/s
斗渠
0.2636
U80
30
0.3427
0.4
0.9
0.35
0.98
农渠
0.0286
U60
35
0.0386
0.3
0.7
0.20
0.19
流速满足要求。
根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），现浇混凝土渠道衬砌结构的厚度选为6cm。
新建U60衬砌渠道9.35公里；新建U80衬砌渠道14.40公里。
（1）梯形渠道典型设计
选择项目规划区北侧，红星河、兴隆河三排河之间的灌溉面积作为典型设计区。
典型设计区支渠控制面积3000亩，
渠系水利用系数取
m3/s
由典型支渠的设计流量，设计支渠梯形混凝土渠道断面：
已知条件，渠道的设计流量
，渠道糙率系数
，支渠渠道的边坡系数
，纵坡比降为：
。
断面水力计算按明渠均匀流公式进行计算：
式中：
A——渠道过水断面面积，m2；
C——谢才系数，
R——水力半径，m；
b——渠道底宽，m；
P——湿周，m。
计算步骤：
计算渠道的设计水深
假设b。
计算渠道过水断面的水力要素根据b、h值计算相应的过水断面面积A、湿周P、水力半径R和谢才系数C，
计算渠道流量
校核渠道输水能力上面计算的渠道流量是假设b、h值相应的输水能力，一般不等于渠道的设计流量（Q），通过试算，反复修改b、h值，直至渠道计算流量等于或接近渠道设计流量为止。
要求误差不超过5﹪，即设计渠道断面应满足的校核条件是：
校核渠道流速
渠道的设计流速应满足前面提到的校核条件：
如不满足流速校核条件，就要改变渠道的h或b，重复上面的计算步骤，直到即满足流量条件又满足流速校核条件为止。
设计过程如下表：
典型支渠断面设计表
Q
h
B
A
P
R
C
V
Q-Q计
（m3/s）
（m）
（m）
（m2）
（m）
（m）
（m0.5/s）
（m/s）
Q
0.764
1
2.0
3.00
4.83
0.62
36.95
0.35
-0.37
0.764
0.8
2.0
2.24
4.26
0.53
35.93
0.31
0.09
0.764
0.84
2.0
2.39
4.38
0.55
36.15
0.32
0.00
同样，根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），进行加大流量校核计算。
表6-3加大流量校核
名称
设计
流量
m3/s
渠道型号
加大百分数
%
加大
流量
m3/s
底宽
B
m
渠道
深度
m
过水
断面A
m3
加大
流速
m/s
支渠
0.764
梯形
30
0.993
2.0
0.96
0.35
0.98
⑵典型渠灌系统的泵站设计
①设计资料
选择小坝泵站为典型泵站设计，该泵站适用于灌溉面积为2500亩左右，灌水模数在2.037m3/（s万亩），泵站灌溉流量为1833.3m3/h。
站址处河道断面：
河底高程▽5.0m，地面高程▽7.0m，常水位▽5.6m，枯水位▽5.2m。
③水泵选型
由水泵控制灌溉面积和净扬程，确定水泵的型号。
典型设计区设计流量Q=0.170m3/s,净扬程3.3m。
管路局部阻力参数
阻力系数：
喇叭口
出口段
拍门
s2/m5
则
m
管路沿程阻力损失参数：
m
L——管长，20m；
Q——流量，m2/s；
n——管道粗糙系数，取0.012；
d——管道内径，m。
水泵的总扬程：
。
由于该泵站还要兼顾给塘马水库补水，综合考虑该泵站为3台水泵，型号为12HBC
2-40，灌溉流量分别为780m3/h。
转速980r/min，叶轮直径341mm，抽功率17.7kW，效率
。
项目区的各个泵站控制面积大致相同，地形高差变化很小，流量和扬程变化小，因此各个泵站均按典型区设计选择水泵型号。
（注：
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