农田水利学：4章灌溉渠道系统课件.ppt

1、渠渠 道道日本的渠道日本的渠道丽江古城的渠道丽江古城的渠道灌溉系统的组灌溉系统的组成成拦拦河河坝坝冲沙闸冲沙闸进水闸进水闸节制闸节制闸排沙渠排沙渠干干 渠渠斗斗 渠渠支支 渠渠农渠农渠农沟农沟支支 沟沟斗斗 沟沟干干 沟沟容泄区容泄区退水渠退水渠泄水闸泄水闸 渠首工程渠首工程 输配水工程输配水工程 固定渠道：固定渠道：干、支、斗、干、支、斗、农农 临时渠道：临时渠道：毛渠等毛渠等 田间工程田间工程灌溉渠系规划灌溉渠系规划 规划原则规划原则 干支渠的规划布置形式干支渠的规划布置形式 斗、农渠的规划布置斗、农渠的规划布置 渠线规划步骤渠线规划步骤 渠系建筑物的规划布置渠系建筑物的规划布置灌溉渠道的

2、规划原则灌溉渠道的规划原则1 1）尽量将干、支渠布置在较高地带，以便控制）尽量将干、支渠布置在较高地带，以便控制最大的灌溉面积；最大的灌溉面积；2 2）与土地利用规划、农业区划密切结合，并适）与土地利用规划、农业区划密切结合，并适当考虑行政区划；当考虑行政区划；3 3）与排水沟的布置相配合，统一布局；）与排水沟的布置相配合，统一布局；4 4）渠线尽可能短直，以减少占地和工程量；）渠线尽可能短直，以减少占地和工程量；5 5）确保渠道工程安全可靠；）确保渠道工程安全可靠；6 6）斗、农渠的布置要满足机耕要求；）斗、农渠的布置要满足机耕要求；7 7）要考虑综合利用）要考虑综合利用干、支渠的规划布置干

3、、支渠的规划布置（一）山区、丘陵区灌区（一）山区、丘陵区灌区水库水库山塘山塘河河流流地形特点：地形特点：地形复杂，岗冲交错，坡度较陡地形复杂，岗冲交错，坡度较陡地面高程较高地面高程较高耕地分散，很少有大片集中耕地耕地分散，很少有大片集中耕地渠道布置特点：渠道布置特点：1)1)渠道位置高，自流水头容易保证；渠道位置高，自流水头容易保证；2)2)渠线较长，多弯曲，多填挖方，多建筑物，工程量渠线较长，多弯曲，多填挖方，多建筑物，工程量大；大；3)3)受山洪威胁大，应设置防洪泄洪设施；受山洪威胁大，应设置防洪泄洪设施；4)4)山丘区塘堰及小型水库多，渠道布置应考虑与之相山丘区塘堰及小型水库多，渠道布置

4、应考虑与之相通，形成通，形成长藤结瓜长藤结瓜系统。系统。干、支渠的规划布置干、支渠的规划布置（一）山区、丘陵区灌区（一）山区、丘陵区灌区渠道布置形式：渠道布置形式：1.1.干渠沿等高线布置干渠沿等高线布置 多见于分水岭与山溪或河流间的狭长地带多见于分水岭与山溪或河流间的狭长地带 渠线长而缓渠线长而缓2.2.干渠沿主要分水岭布置干渠沿主要分水岭布置 多见于浅丘岗地多见于浅丘岗地 比降由地面坡度决定比降由地面坡度决定 干、支渠的规划布置干、支渠的规划布置（一）山区、丘陵区灌区（一）山区、丘陵区灌区水库水库山塘山塘河河流流渠道布置渠道布置水库水库山塘山塘河河流流渠道布置渠道布置水库水库山塘山塘河河流

5、流干干渠渠支支渠渠渠道布置渠道布置干、支渠的规划布置干、支渠的规划布置（二）平原型灌区（二）平原型灌区地形特点：地形特点：地形开阔平坦地形开阔平坦;耕地集中，面积较大耕地集中，面积较大山前平原：山前平原：靠近山麓，地势较高，排水条件好；靠近山麓，地势较高，排水条件好；冲积平原：冲积平原：位于河流中下游平原坡水地区，地面坡度位于河流中下游平原坡水地区，地面坡度 平缓，地下水位较高。平缓，地下水位较高。渠道布置：渠道布置：干渠多沿等高线布置，支渠垂直等高线干渠多沿等高线布置，支渠垂直等高线河河流流干干渠渠一支渠一支渠二支渠二支渠三支渠三支渠干、支渠的规划布置干、支渠的规划布置（三）圩垸型灌区（三）

6、圩垸型灌区地形特点：地形特点：分布于沿江、湖滩地和三角洲分布于沿江、湖滩地和三角洲地区，地形平坦低洼；地区，地形平坦低洼；多河湖港汊，水网密集；多河湖港汊，水网密集；汛期外河水位常高于圩内地面，汛期外河水位常高于圩内地面，四周有圩堤，四周高，中间低四周有圩堤，四周高，中间低渠系布置：渠系布置：以排为主，兼顾灌溉；以排为主，兼顾灌溉；一般提排提灌，少有自流排灌一般提排提灌，少有自流排灌斗、农渠的规划布置斗、农渠的规划布置考虑因素：考虑因素：农业耕作与机械化农业耕作与机械化 地形地形 灌排条件灌排条件 土壤土壤 土地平整土地平整 规规 格：格：斗渠斗渠 长长3000-5000m3000-5000m

7、，宽，宽500-1000m500-1000m（平原地区）（平原地区）农渠农渠 长长500-1000m500-1000m，宽，宽200-400m200-400m斗、农渠的规划布置斗、农渠的规划布置灌排沟渠布置形式灌排沟渠布置形式相间布置相间布置相邻布置相邻布置支支 渠渠支支 渠渠斗斗 渠渠斗斗 沟沟斗斗 渠渠斗斗 沟沟农渠农渠农渠农渠农沟农沟农沟农沟渠系建筑物的规划布置渠系建筑物的规划布置1 1 引水建筑物：引水建筑物：2 2 配水建筑物：配水建筑物：3 3 交叉建筑物：交叉建筑物：4 4 衔接建筑物：衔接建筑物：5 5 泄水建筑物：泄水建筑物：6 6 量水建筑物：量水建筑物：进水闸进水闸分水闸

8、、节制闸分水闸、节制闸遂洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、桥梁遂洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、桥梁跌水、陡坡跌水、陡坡溢流堰、泄水闸、退水闸、退水渠溢流堰、泄水闸、退水闸、退水渠巴歇尔量水槽巴歇尔量水槽1 1 引水建筑物：引水建筑物：2 2 配水建筑物：配水建筑物：3 3 交叉建筑物：交叉建筑物：4 4 衔接建筑物：衔接建筑物：6 6 量水建筑物：量水建筑物：田间工程规划田间工程规划 最末一级固定渠道（农渠）和固定最末一级固定渠道（农渠）和固定沟道（农沟）之间条田范围内的临时沟渠、沟道（农沟）之间条田范围内的临时沟渠、田间道路、稻田的格田和田埂、土地平整等。田间道路、稻田的格田和田埂、土地平整等。意义：意义：

9、发挥灌排工程效益发挥灌排工程效益提高农作物产量提高农作物产量节约用水节约用水提高劳动生产率提高劳动生产率现状：现状：薄弱环节薄弱环节不规范、不配套不规范、不配套田间渠系布置田间渠系布置纵向布置纵向布置横向布置横向布置灌水方向与农渠垂直灌水方向与农渠垂直农渠农渠-毛渠毛渠-输水垄沟输水垄沟-灌水沟（畦）灌水沟（畦）较复杂地形较复杂地形灌水方向与农渠平行灌水方向与农渠平行农渠农渠-毛渠毛渠-灌水沟（畦）灌水沟（畦）地面坡向一致，坡度较小地形地面坡向一致，坡度较小地形稻田区的格田稻田区的格田田埂：高田埂：高20-30cm20-30cm 宽宽30-40cm30-40cm格田：长格田：长100-150m

10、100-150m 宽宽15-20m15-20m斗斗 渠渠斗斗 沟沟农渠农渠农沟农沟田埂田埂排水口排水口进水口进水口一、灌溉渠道流量概述一、灌溉渠道流量概述设计流量设计流量最小流量最小流量加大流量加大流量设计渠道断面及渠系建筑物的主要依据设计渠道断面及渠系建筑物的主要依据实际运行过程中，渠道流量是变化的实际运行过程中，渠道流量是变化的满足灌溉设计标准条件下用水要满足灌溉设计标准条件下用水要求的最大流量（毛流量）求的最大流量（毛流量）灌溉设计标准条件下，渠道工作过灌溉设计标准条件下，渠道工作过程中输送的最小流量，校核水位程中输送的最小流量，校核水位渠道运行过程中可能出现的最大流渠道运行过程中可能出

11、现的最大流量，确定渠堤堤顶高程量，确定渠堤堤顶高程二、灌溉渠道水量损失二、灌溉渠道水量损失lngQQQ渠道水量损渠道水量损失失渠道水面蒸发损失渠道水面蒸发损失渠床渗漏损失渠床渗漏损失闸门漏水和渠道退水闸门漏水和渠道退水5%5%，忽略，忽略管理上予以限制，管理上予以限制，设计时一般不考虑设计时一般不考虑不可避免，设计时不可避免，设计时要考虑要考虑影响渠道渗漏损失的因素影响渠道渗漏损失的因素渠床土壤性质渠床土壤性质地下水埋深及出流条件地下水埋深及出流条件渠道输水时间渠道输水时间渠道断面形式和尺寸渠道断面形式和尺寸输水损失的估算输水损失的估算经验公式经验公式经验系数经验系数经验公式估算渠道输水损失经

12、验公式估算渠道输水损失mnQA100nlLQQ渠床土壤渠床土壤透水性透水性Am重粘土及粘土重粘土及粘土弱弱0.70.70.30.3重粘壤土重粘壤土中下中下1.31.30.350.35中粘壤土中粘壤土中等中等1.91.90.40.4轻粘壤土轻粘壤土中上中上2.652.650.450.45砂壤土及轻砂壤土砂壤土及轻砂壤土强强3.43.40.50.5每公里渠道每公里渠道输水损失系数输水损失系数渠床土壤渠床土壤透水系数透水系数渠床土壤渠床土壤透水指数透水指数渠道损失流量渠道损失流量渠道长度渠道长度经验系数估算渠道输水损失经验系数估算渠道输水损失渠道水利用系数渠道水利用系数渠系水利用系数渠系水利用系数g

13、ncQQ农斗支干sQ Qn nQ Qg g田间水利用系数田间水利用系数灌溉水利用系数灌溉水利用系数农净农WmAnfgnWAm0经验系数估算渠道输水损失经验系数估算渠道输水损失三、渠道的工作制度三、渠道的工作制度续灌续灌轮灌轮灌集中编组集中编组插花编组插花编组在一次灌水延续时间内自始自终连续输水在一次灌水延续时间内自始自终连续输水同一级渠道在一次灌水延续时间内轮流灌水同一级渠道在一次灌水延续时间内轮流灌水加大输水流量、缩短输水时间、减少输水损失加大输水流量、缩短输水时间、减少输水损失渠道设计流量推算渠道设计流量推算L支支L斗斗nk干干 渠渠支支 渠渠斗斗 渠渠水水 源源轮灌渠道的设计流量轮灌渠道

14、的设计流量1 1 自上而下分配末级续灌渠道的田间净流量自上而下分配末级续灌渠道的田间净流量（1 1）计算支渠（末级续灌）计算支渠（末级续灌渠道）的设计田间净流量渠道）的设计田间净流量（2 2）由支渠分配到每条）由支渠分配到每条农渠的田间净流量农渠的田间净流量设支支田净qAQnkQQ支田净农田净2 2 自下而上推算各级渠道的设计流量自下而上推算各级渠道的设计流量（1 1）计算农渠的净流量）计算农渠的净流量（2 2）推算各级渠道的设计流量（毛流量）推算各级渠道的设计流量（毛流量）fQQ农田净农净)1(LQQngcngQQ支水支支qAQ续灌渠道的设计流量续灌渠道的设计流量OABCQ1Q2Q3Q4水水

15、 源源L1L2L3)1)(3343LQQQBC)1)(222LQQQBCAB)1)(111LQQQABOA渠道最小流量和加大流量的计算渠道最小流量和加大流量的计算渠道最小流量渠道最小流量渠道加大流量渠道加大流量dJJQQ 以最小灌水率为依据，方法同设计流量以最小灌水率为依据，方法同设计流量加大系数加大系数设计流量设计流量一、渠道纵横断面设计原理一、渠道纵横断面设计原理纵横断面设计必须满足：纵横断面设计必须满足：通过所需要的流量通过所需要的流量水位要保证下级渠道的取水水位要保证下级渠道的取水纵横向稳定纵横向稳定经济、安全经济、安全RiACQ 611RCn一般按明渠均匀流公式设计一般按明渠均匀流公

16、式设计渠道过水渠道过水断面面积断面面积谢才系数谢才系数水力半径水力半径渠底比降渠底比降渠床糙率系数渠床糙率系数水力最佳断面水力最佳断面设计流量设计流量Q Q、比降、比降I I、糙率系数、糙率系数n n相同的情况下过相同的情况下过水断面积最小的渠道断面水断面积最小的渠道断面经济断面经济断面圆形断面圆形断面梯形断面梯形断面渠道设计的依据渠道设计的依据渠底比降渠底比降渠床糙率系数渠床糙率系数渠道的边坡系数渠道的边坡系数渠道断面的宽深比渠道断面的宽深比渠道的不冲不淤流速渠道的不冲不淤流速渠底比降渠底比降影响到工程造价和控制面积影响到工程造价和控制面积影响因素影响因素地面坡度地面坡度下级渠道的水位要求下

17、级渠道的水位要求渠床土质渠床土质水流含沙量水流含沙量设计流量设计流量一般根据经验初选一般根据经验初选，然后试算确定，然后试算确定渠床糙率系数渠床糙率系数取值应符合实际取值应符合实际重要工程要通过试验确定重要工程要通过试验确定反映渠床粗糙程度的技术参数反映渠床粗糙程度的技术参数影响工程造价、输水能力、渠道水位影响工程造价、输水能力、渠道水位渠道的边坡系数渠道的边坡系数m m1 1影响渠道稳定影响渠道稳定根据渠床土质、渠道深度等选定根据渠床土质、渠道深度等选定渠道断面的宽深比渠道断面的宽深比渠道底宽与水深的比值渠道底宽与水深的比值影响渠道工程量和渠床稳定影响渠道工程量和渠床稳定工程量最小工程量最小

18、水力最优断面水力最优断面)1(22mm 断面稳定断面稳定过深窄，易冲刷；过深窄，易冲刷；过宽浅，易淤积过宽浅，易淤积渠道的不冲不淤流速渠道的不冲不淤流速vcdvdvcs（临界）不冲流速（临界）不冲流速渠床土壤性质渠床土壤性质水流含沙情况水流含沙情况渠道断面水力要素渠道断面水力要素1.0KQvcsC.A.C.A.吉尔什砍公式吉尔什砍公式（临界）不淤流速（临界）不淤流速5.00QCvcd渠道水力计算渠道水力计算确定渠道过水断面的水深确定渠道过水断面的水深h h和底宽和底宽b b一般断面的水力计算（试算法）一般断面的水力计算（试算法）水力最优梯形断面的水力计算水力最优梯形断面的水力计算一般断面的水力

19、计算（试算法）一般断面的水力计算（试算法）假设假设b b、h h值值计算过水断面计算过水断面的水力要素的水力要素计算渠道流量计算渠道流量结束结束校核渠道校核渠道输水能力输水能力校核渠道流速校核渠道流速YESYESYESYESNONONONO取整数取整数b b，h=b/h=b/hmhbA)(212mhbPPAR/611RCnRiACQ 05.0设计算设QQQAQvd/vcdvdvcs渠道横断面结构渠道横断面结构挖方挖方注意地面径流的侵蚀、渠坡坍塌注意地面径流的侵蚀、渠坡坍塌便于施工和管理便于施工和管理填方填方易于溃决、滑坡、沉陷易于溃决、滑坡、沉陷注意排水、预留沉陷高度注意排水、预留沉陷高度半挖半填半挖半填注意挖方、填方尽可能平衡，注意挖方、填方尽可能平衡，减少工程量减少工程量挖方深度应尽量满足挖方深度应尽量满足渠道的纵断面设计渠道的纵断面设计灌溉渠道的水位推算灌溉渠道的水位推算渠道纵断面图的绘制渠道纵断面图的绘制渠道纵断面设计中的水位衔接渠道纵断面设计中的水位衔接根据灌溉水位要求，确定不同桩号处的设计根据灌溉水位要求，确定不同桩号处的设计水位、渠底高程、堤顶高程、最小水位等水位、渠底高程、堤顶高程、最小水位等