农田水利学渠道灌溉系统.docx

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农田水利学渠道灌溉系统

第四章渠道浇灌系统

§1灌排渠系规划部署

浇灌系统是指从水源取水并输送分派到田间的浇灌工程。

按输水方式的不一样可分渠道浇灌系统和管道浇灌系统两大类。

本章介绍渠道浇灌系统。

管道浇灌系统将在第五章中介绍。

一、灌排渠系的构成及部署原则

（一）灌排渠系的构成

1、浇灌系统:

1）渠首工程

2）浇灌渠道：

干、支、斗、农渠等固定渠道

3）渠系建筑物

4）田间渠系工程：

毛渠（暂时渠道）、注水渠哇等

2、排水系统

1）田间排水工程：

毛沟、腰沟、墒沟等

2）排水渠：

干、支、斗、农沟

3）排水建筑物：

排水闸、涵、站等

4）排水容泄区：

大江、大湖、海洋等

（二）灌排渠系的部署的原则

1）知足作物灌排要求。

1）渠道应部署有高处，排水渠应部署在低处。

2）渠道和排水渠的长度和间距应该适合，保证灌得上排得出。

2）浇灌渠道一定与排水渠一致规划部署在规划部署渠道时，一定同时考虑到排水渠的地点，在平原地域、圩区，渠道一

般要听从排水渠部署（因为在平原地域，排水问题更加突出）。

3）安全靠谱如渠道要防止深挖高填，山丘区渠系上方一定修撇洪沟（截洪沟）。

4）经济合理渠道要尽量短直，以减少土方量；要尽量减少压占耕地；排水渠要尽量利用天然河流。

5）便于管理便于用水管理和工程管理，部署时要考虑行政区划；也要考虑机耕方便；建筑物尽量结合修建，形成枢纽，以便于管理。

6）综合利用如渠道落差较大可部署水电站，较大的渠道或排水渠要考虑通航，水产养殖等。

二、丘陵山区灌排渠系的规划部署

山丘区的水利特色是：

排水比较畅达，但干旱问题比较突出。

在山丘区固然能够修建水

库塘坝蓄水浇灌，可是因为其蓄水能力有限，所以干旱问题是山丘区的主要水利问题。

所以山丘区灌排渠系的部署，以灌渠道部署为重点。

山丘浇灌渠道部署的重点是部署干渠。

（一）干渠的两种部署形式

1）干渠沿等高线部署

2）干渠垂直于等高线部署

（二）支、斗、农渠部署

支渠垂直于干渠，此间距由地形条件决定。

斗渠间距一般为：

400～800m

农渠间距一般为：

100～200m

两种部署形式：

1）灌排相邻合用于单调坡向地形

2）灌排相间合用于平展，或有微起伏

§2渠道建筑物规划部署

渠系建筑物指与渠道或排水渠配套的水闸、涵洞、桥梁、渡槽、倒虹吸、跌水、斜坡等建筑物。

一、渠系建筑物选型与部署的原则

知足使用要求

如渠道切断了道路，那么该处需设涵洞或桥梁；渠道水位不够则需建克制闸抬高水位。

尽量采纳结合枢纽部署的形式

目的是为节俭投资和管理方便。

如闸与桥常结合修建，分水闸与克制闸常结合修建。

如

总渠枢纽和江都水利枢纽。

尽量采纳定型设计和装置式建筑物

因为渠系建筑物数目好多，同一类建筑物工作条件常邻近。

如斗农渠上的分水闸，所以

采纳定型设计和装置式构造，对简化设计，加快施工进度特别有益。

尽量考虑采纳当地材修建

如在山丘区建渡槽、农桥可用砌石建筑（句容的北山川库石拱渡槽），在平原地域则宜

用钢筋混凝土排架渡槽。

多作经济比较，选择最优方案

如渠道穿过河流时，有时可在技术上和知足使用要求上可采纳渡槽，也可采纳倒虹吸，

这时就需要进行经济比较。

选择较经济合理的方案。

有时同一建筑物可采纳不一样的施工方案，这时也可经过经济比较来选择较合理的施工方案。

1.二、渠系建筑物的种类与部署

2.

（一）控制建筑物

3.控制流量和水位。

4.进水闸：

部署在干渠首端。

5.分水闸：

部署在各支渠、斗渠和农渠渠首。

斗首、农首分水闸也叫斗门和农门。

克制闸：

控制渠道水位或流量。

部署：

（1）在上司渠水位不可以保证下级渠正常引水时，需在上司渠建克制闸抬高水位，保证

下级渠引水。

（2）推行轮灌时，在轮灌组分界处需设克制闸。

3）在重要建筑物或险工渠段前需结合修建克制闸和泄水闸，以防备漫溢，保证建筑物和渠道的安全。

（二）交错建筑物

渠道与河流、道路交错时应部署交错建筑物。

交错建筑物主要的三种：

渡槽、倒虹吸、涵洞。

选择方法：

1）不影响交通和航运；

2）技术上可行；

3）进行经济比较，选择最优的型式。

（三）泄水建筑物

用于清除渠道中余水或入渠洪水。

1）退水闸

部署在较大的干支渠尾端，以排泄渠中余水（防备滋长杂草和蚊虫）。

2）泄水闸

与克制闸结合修建，保护重要建筑物和险工渠段。

（四）连接建筑物

渠道经过一陡坎或坡面，时需建跌水或斜坡。

跌水

水位落差小于3m时，宜建跌水。

斜坡

水位落差大于3m时，宜建斜坡。

这时建跌水不安全。

（五）量水建筑物

1．利用闸、涵、渡槽等量水。

在干支渠上量水一般利用这些渠系建筑物量水。

如昭关

灌区。

2．利用特设计量水备量水。

如三角堰、梯形堰、巴歇尔量水槽、喷嘴等。

一般斗、农

渠上可采纳特设量水设施。

§3田间工程与地面浇灌方法

一、田间工程

田间工程：

最末一级固定渠道（农渠）和固定沟道（农沟）之间的条田范围内的暂时渠道、排水小沟、田间道路、稻田的格田和田埂、旱地的注水畦和注水渠、小型建筑物以及土地平坦等农田基本建设工程。

（一）田间工程的规划要求

田间工程规划应知足以下基本要求：

1）有完美的田间灌排系统，做到灌排配套，消灭串灌串排，并能控制地下水位。

2）田面平坦，注水时土壤润湿平均，排水时田面不留积水。

3）田块的形状和大小能适机械化需要，有益开提升土地利用率。

4）田间工程规划时一定就地取材，讲究实效，推行山、水、田、林、路综合治理，创建优秀的生态环境，促使农、林、牧、副、渔全面发展。

（二）条田规划

条田：

末级固定浇灌渠道（农渠）和末级固定沟道（农沟）之间的田块。

综合考虑排涝、机械化耕种和田间用水管理方面要求，条田的一般规格为：

宽度100～

200m，长度400～800m。

（三）旱地田间渠部署

田间渠系：

指条田内部的浇灌网，包含毛渠、输水垄沟和注水渠、畦等。

有纵向部署与横向部署两种部署形式。

1、纵向部署

1）水流流向

农渠→毛渠→输水垄沟→注水渠、畦

2）特色

毛渠∥注水渠、畦（即毛渠方向与注水渠方向一致）

（3）部署规格

1）纵向部署时，输水垄沟间距等于注水渠、畦的长度，一般为30～50m。

2）输水垄沟的长主等于毛渠的间距，一般为50～70m。

3）毛渠的间渠等于输水垄沟的长度，若毛渠双向控制，则毛渠的间距是输水垄沟长度

的两倍。

4）毛渠的长度与条田宽度邻近。

2、横向部署

1）水流

农渠→毛渠→注水渠、畦

2）特色

无输水垄沟；毛渠⊥注水渠、畦面垂直

（（3）部署规格

（1）注水渠、畦长度一般为30～50m。

（2）单向控制时，毛渠间距等于注水渠、畦的长度，双向控制时，毛渠的间距是注水渠、

（畦长度的两倍。

（3）毛渠长度与条田宽度邻近。

（3、纵向部署与横向部署选择方法

（1）注水渠、畦尽量垂直于等于等高线（便于注水）；作物行向一般为南北方向（通风光照条件好），由此确立注水渠、畦的方向。

（2）若注水渠、畦垂直于农渠，采纳纵向部署；若注水渠、畦平行于农渠，则采纳横向部署。

（四）水田格田

水田浇灌不需毛渠，浇灌不直接从农渠灌入水稻格田。

格田规划重点：

1）水稻格田长度与宽度确实定应试虑到有益浇灌，以及有益于提升机耕、机收的效率，一般长约100～150m，宽约15～20m；

2）在山丘区坡地上部署格田，一般格田长边方向与等高线平行（有益于减少修建梯田的工程量），此时农渠垂直于等高线、顺坡部署；

3）在平原地域，格田方向以南北向为好，利于作物通风范光；

4）消灭串灌串排；

5）田面平坦，便于采纳浅水勤灌或其余节水浇灌方法；

6）与早作田块相邻时，应开设隔水渠

§4渠道流量计算

一、渠道设计流量概论

1．定义：

设计年份注水时期渠道需要经过的最大流量。

一般用Q表示。

单位为m3/s。

或正常条件下渠道需要经过的最大流量，所以设计流量也叫正常流量。

2．作用：

1）是确立渠道设计断面主要依照。

2）是确立建筑物规模尺寸的主要依照。

3．计算：

一般已知渠道的净流量，求设计流量（毛流量）。

净流量一般是已知的，所以计算设计流量的重点是计算

二、渠道输水损失的估量

输水损失水面蒸发能够忽视不计

漏水损失增强管理可防止

渗水损失主要的不行防止的输水损失

Q损。

所以下边所议论的渠道输水损失均指渗水损失。

影响渠道输水损失的要素有：

土壤性质、地下水位状况和渠道施工质量等。

在地下水位较高时，地下水会对渠道渗水产生顶托作用，进而影响渠道渗水，下边先分

析在渠道渗水不遇到地下水位的顶托时的渗水损失计算方法。

1．自由渗流状况下的渗水损失

不受地下水位顶托的渠道渗流（地下水位未达到渠底）。

发生条件：

地下水埋深较深（渗水未抵达地下水）

或地下水出流较好（渗水抵达地下水，但地下水位没有上涨到渠底）

估量方法：

按经验公式

式中：

：

每公里长渠道渗水损失占净流量的百分数。

Ａ、m：

土壤渗水系数和渗水指数。

表4－1。

直接计算Q损：

查表计算Q损:

令s为每公里渗水损失，则

2．顶托渗流状况下的渗水损失

地下水位抵达渠底，影响渗流。

发生条件：

地下水位较高；地下水出流条件较差。

顶托渗漏状况下的渗水损失小于自由渗流条件下的渗水损失。

估量方法：

：

校订系数（小于1）。

查表4－2。

3．采纳防渗举措后的渗水损失

例：

某渠道长10ｋm，净流量为4.429m3/s,沿渠土质为中粘壤土，试计算该渠道的设计流量。

三、水的利用系数

1．渠道水利用系数

反应某一渠道的水的利用率。

（由各级渠道构成的渠系能够用渠系水利用系数来描绘其水的利用率。

）

2．渠系水利用系数

渠系：

由干、支、斗、农四级固定渠道构成。

毛渠是暂时渠道，属田间渠系，或田间工

程。

渠系的净流量为：

同时工作的农渠净流量之和。

渠系的毛流量为：

干渠的毛流量。

反应渠系的水的利用效率。

3．田间水利用系数

田间：

此处指田间渠系，由毛渠、注水渠、畦等构成。

4．浇注水利用系数

最后我们看反应整个灌区的浇注水利用系数。

四、渠道的工作制度

什么叫渠道的工作制度?

前方已提到过的轮灌就是渠道的一种工作制度。

除轮灌外，还

有一种工作制度形式叫续灌。

轮灌：

同级渠道分组挨次轮番浇灌。

续灌：

上司渠同时向其下级分水浇灌，称各下级渠续灌。

轮灌的长处：

输水时间短，输水损失小

弊端：

渠道断面大，工程量大

续灌的长处：

工程量小

弊端：

输水损失大

一般干、支渠续灌，斗、农渠轮灌。

五、计算各级渠道设计流量

以以下渠系为例说明。

1．确立渠道工作制度

干、支续灌，斗、农轮灌。

2．选择典型支渠

选三支为典型支渠。

（为简化计算，便于计算其余各支流量）

农渠的计算长度是实质长度的一半。

（因农渠的净流量不是从农渠尾端流出的，而是整条农渠平均流出。

）

斗、支渠的计算长度：

分水口至轮灌组中点的距离。

（为何?

因为若斗、支实质长度为计算长度明显偏长，若以分水口到轮灌组开始地点，则显得偏短。

）

举例：

h支水

=Q

支田净

Q支设。

3．计算其余各条支渠设计流量

（因为前方三支是典型支渠

所以能够以为其余各支与支

3拥有同样的水利用系数。

这

也是前方我们选典型支渠的原由。

）

4．计算干渠设计流量

六、渠道的最小流量和加大流量

1．最小流量

1）定义

设计年分注水时期渠道经过的最小流量。

2）怎样确立

3）有何用途

校核在上下级渠水位连接，确立能否需克制闸。

2．加大流量

（1）定义

考虑到灌区可能扩大浇灌面积或改变栽种计划，因此要求渠道能经过比设计流量更大的流量。

（2）怎样确立

3）有何用途

确立渠道堤顶高程。

由加大流量计算加大水深，渠底高程加加大水深，再加安全超高得堤顶高程。

部署作业：

渠道流量计算

注意：

正确确立支、斗、农渠的计算长度。

§5渠道纵横断面设计

简要解说“渠道纵横断面设计”

横断面设计：

确立渠道边坡、底宽、水深等。

纵断面设计：

确立计算水位、确立渠底线、堤顶高程线等。

一、渠道横断面设计

（一）基本公式

明渠平均流公式

关于梯形断面渠道:

（二）横断面计算方法

1．计算底宽b和设计水深h

长处：

比试算法简易，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次迭代即可获得满意的结果。

（三）设计参数确实定

1．渠底比降i

指单位渠长的渠底下降值。

当Q一准时,i大,则过水断面A小,工程量小,但控制的浇灌面积小。

i小,则A大,

工程量大,但控制的浇灌面大。

取值方法：

1）靠近地面比降

2）Q大，则i宜小（防冲剧）

3）平原地域i小，山丘区i大

2．渠床糙率n

反应渠床粗拙程度。

糙率大，则阻水能力大。

取值：

（1）渠床圆滑顺直，n小

2）Q大，则n小参照教材表4-8。

请同学思虑：

n取值偏大会造成什么结果?

n取值偏小会造成什么结果?

3．边坡系数m

m大,则工程占地多,输水损失大

m小,边坡不稳固

取值：

（1）土质好（粘重），m小

2）流量大，水深大，则m大

参照表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

（特色:

断面窄深,合用于小型渠道。

（2）知足相对稳固的宽深比相对安稳：

不冲不淤或冲淤安稳

关于一般渠道：

多沙河流上引水的渠道:

（3）适用经济断面宽深比

水力最优断面，固然过水断面小，但因为其断面比较窄深，对大型渠道其实不合用（为什

么?

因为不易施工，易塌）。

为战胜最优水力断面的弊端（加大底宽，减小水深），同时又使过水断面面积靠近于最优水力断面的断面面积，因此提出适用经济断面宽深比。

计算方法：

例已知某渠道设计流量为，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、适用经济断面、相对稳固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==4.04（m）

（2）适用经济断面

（

（3）相对稳固断面

最优水力断面水深最大，适用经济断面次之。

相对稳固断面最小。

以上分别计算了三断面不过为了说明计算方法，此中，最优水力断面

过于窄深

此题

不合用。

此题宜采纳适用经济断面。

５．渠道不冲流速、不淤流速

为保证不冲不淤，流速不可以过小，也不可以过大。

即

不淤流速＜渠道流速＜不冲流速

（1）不冲流速

（2）不淤流速

（四）横断面设计步骤

（1）制定或估量各设计参数（

i、n、m、b等）。

（2）计算设计水深和底宽（h、b），校核不冲不淤。

（思虑：

发生冲洗或淤积，怎么办?

调整宽深比或比降流量一准时，b大，则v小，i大，则v大。

（3）计算最小水深和加大水深。

（4）确立安全超高、堤顶宽。

（5）绘制渠道横断面图。