第七章-排水沟道系统1

农田水利学水利科学与工程学院徐英第一节排水系统的组成与分类第七章排水沟道系统•田间排水网（农沟及以下排水沟）•各级输水沟道（干、支、斗沟）•排水闸、涵、站等建筑物•排水承泄区（江、河、湖、海等）一、排水系统的组成二、排水系统的类型1．一般排水系统①组成：干、支、斗、农沟。②作用：一般只起排水作用。③适用：山丘区，一般平原；干旱、半干旱地区。2．综合利用排水系统（也称河网化排水系统）①组成二、排水系统的类型②作用：以排水为主，兼顾滞涝、引蓄水灌溉、养殖、通航等作用。③河网的主要特征A.深：（“深”是综合利用的关键）B.网：水系成网，调度灵活；C.平：沟底要平，能排能引，航运、养殖；D.分：高低片分级控制，高水高排、低水低排④适用：低洼的平原地区或圩区。第二节排水系统的规划布置第七章明沟排水系统1、汛期排水和日常排水2、自流排水和抽水排水3、水平排水和垂直排水4、地面截流沟（又称撇洪沟）和地下截流沟排水一、排水方式(P227自学)1、低处布置2、便于机耕、管理3、降低造价4、洪涝分治5、灌排配套二、规划布置原则6、综合利用7、高低分排8、排蓄结合9、安全可靠三、排水系统的规划布置1.山丘区①干支沟：尽可能利用天然河道。②斗、农沟：地面有一定坡度时，用灌排相邻布置；平坦时，作灌排相间。③一般斗沟间距400~800m，深1.5~2m；④农沟间距100~200m，深1.0~1.5m。三、排水系统的规划布置2.平原地区①骨干排水沟道尽量利用原有河沟②河网的一般规格：平原地区基本河网布置示意图三、排水系统规划布置3.圩区①外河网：地区骨干河网（干、支河）②内河网：由中心河、生产河组成a)较小的圩区宜采用丰字形内河网。b)较大的圩区宜采用井字形内河网。c)生产河的间距约为200~300ｍ。注意：一般排水系统排水沟与灌溉渠统一布置；综合利用排水系统则先于渠道系统布。第三节排水沟的设计流量第七章明沟排水系统一、设计排涝流量•设计排涝流量：排除某一排涝设计标准下的暴雨产生的地面径流的排水流量。•作用：确定（骨干）排水沟断面、排水建筑物的尺寸。•计算方法：经验公式法平均排除法一、设计排涝流量（最大设计流量）（一）经验公式法1.平原区排涝模数经验公式法•设计排涝模数：排涝区单位面积（km2）上的设计排涝流量。单位：m3/s/km2，用符号q表示。•计算步骤：(了解)（1）确定设计暴雨量P（2）计算设计净雨R（3）用经验公式计算排涝模数q（4）计算设计排涝流量QnmFKRq一、设计排涝流量（最大设计流量）3/1FPKqsam2.山丘区排涝模数经验公式（1）10km2F100km2时的经验公式Ps——设计暴雨强度，mm/h；F——汇水面积，km2;Ka——流量参数，按下表取值式中:一、设计排涝流量（最大设计流量）（2）F≤10km2时的经验公式式中：Kb——径流模数；n——汇水面积指数，F≤1km2时n=1。山丘区Kb、n值参考表1nbmFKq一、设计排涝流量（最大设计流量）（二）平均排除法(重点掌握)1．特点：以排涝历时内的平均排涝流量作为设计排涝流量，农田会受短时间淹没。2.适用：较小的排水沟道（汇水面积10km2）或抽水排水地区和具有一定调蓄能力的河网地区。一、设计排涝流量（最大设计流量）3.公式T——排涝历时（d）；t——每天排水时间（h），一般，自排t=24h，抽排t=18~22h。TtRFQ6.3TtRq6.3计算R时注意：①R水和R旱计算方法同前；②平原河网地区宜考虑排水沟滞蓄；③圩区应考虑预降滞蓄，圩堤渗漏产水和套闸进水FFqFqq旱旱水水综【算例】已知淮北平原地区，F=20km2，F水田=12km2，F旱田=7km2，F沟=1km2,稻田耗水e=4mm/d，稻田滞蓄30mm，沟道水面蒸发e0=3mm/d，沟滞蓄500mm。排涝标准为日雨量200mm雨后1天排出。求用平均排除法求Q、q。根据水文手册，本地区bPPRa旱mm54906.0IPma116b二、设计排渍流量（日常流量）（一）定义：非降雨期间为控制地下水位而经常需要的地下水排水流量，又称为日常流量。（二）设计排渍模数：排水区单位面积上的设计排渍流量。（三）作用：确定排水沟沟底高程，并校核允许最小流速。二、设计排渍流量（日常流量）THqh4.86103（四）计算方法：1、确定排渍模数（1）采用当地或邻近地区实测资料。（2）采用公式计算（《规范》中公式）。（3）采用经验数据（P279，表9-4）二、设计排渍流量（日常流量）2、计算排渍流量FqQh渍已知苏南某圩区，F=3.8Km2，其中旱地占15%，水田占80%，河沟占5%。水田日耗水e=5mm/d，水田滞蓄30mm，河沟水面蒸发e0=3mm/d，预降滞蓄500mm,旱地径流系数为0.6。排涝标准为日暴雨200mm雨后1日（即排涝历时2d）排出。试求设计排涝流量Q和排涝模数q。作业结束河网骨干河网基本河网（沟网）田间墒网干河（一级河）支河（二级河）大沟（三级河）中沟（四级河）小沟（生产河）毛沟腰沟墒沟干沟支沟斗沟农沟（1）徐淮平原大沟中沟小沟间距（ｍ）2000~5000500~1000100~200沟深（ｍ）4~52.5~32底宽（ｍ）4~62~31~2（2）通南和太湖平原大沟中沟小沟间距（ｍ）1000~3000600~1000150~200沟深（ｍ）4.6~6.53.5~6.02底宽（ｍ）3~62~41丰字形河网布置适用：地形中间高一、设计排涝流量（最大设计流量）2500~100KmF25000~500KmF1．确定设计暴雨P（1）历时：1日3日（2）暴雨量：由设计标准进行频率分析计算得到。一、设计排涝流量（最大设计流量）EhPR田滞2maxmin0hhh2．求设计净雨深R（1）水田地区——采用暴雨扣损法P——设计暴雨量（mm）h田滞——水田滞蓄水深，h田滞=hp-h0h0——雨前正常水深，可取hp——雨后最大允许蓄水深度，mmE——排水期间水田耗水量,mm一、设计排涝流量（最大设计流量）2．求设计净雨深R（2）旱田地区1）利用P+Pa~R关系曲线P——设计暴雨量；Pa——前期影响雨量，Pa=αIm；α——前期影响系数，一般0.5~0.8Im——最大初损,湿润地区为80~120mm一、设计排涝流量（最大设计流量）2．求设计净雨深R（2）旱田地区2）径流系数法（适用于小汇水面积）式中：α——径流系数。PR一、设计排涝流量（最大设计流量）FFRFRR旱旱水水2．求设计净雨深R（3）有水田也有旱田F水——水田面积，km2F旱——旱地面积，km2F——水旱地总面积，km2R水、R旱——水田、旱田净雨深,mm一、设计排涝流量（最大设计流量）3．计算排涝模数经验公式nmFKRq式中：R——设计净雨深，mm；K——综合系数，表8-5；m——峰量指数，表8-5；n——递减指数，表8-5使用时，可查当地水文手册一、设计排涝流量（最大设计流量）qFQ4．计算排涝流量适用：较大的骨干排水沟和河道（汇水面积10~100km2（不同地区有不同的标准））一、设计排涝流量（最大设计流量）QQmaxQ设一、设计排涝流量（最大设计流量）汇水区类别地面坡度(%0)Ka石山区丘陵区黄土丘陵区平原坡水区155510.60-0.550.50-0.400.47-0.370.40-0.30流量参数Ka值地区不同设计频率的Kbn20%10%4%华北东北东南沿海西南华中黄土高源13.011.515.012.014.06.016.513.518.014.017.07.519.015.822.016.019.68.50.750.850.750.750.750.80山丘区Kb、n值qh——设计排渍模数（m3/s∙km2)μ——土壤给水度（释放水量与土壤体积的比值）H——地下水位设计降低深度（m）T——排渍历时（h）THqh4.86103各种土质设计排渍模数表土质设计排渍模数【m3(s·km2)】备注轻沙壤土0.03~0.04中壤0.02~0.03重壤、粘土0.01~0.02拦河坝冲沙闸排沙渠进水闸节制闸干渠农渠斗渠退水渠退水闸支沟支渠斗沟农沟泄水闸容泄区（２）井字形内河网•圩子面积较大时，纵横两方向具有两条以上干河。此时称内河网为井字形河网。兴化市钓鱼圩