农田水利学：4章灌溉渠道系统

渠道内蒙古河套灌区河南人民胜利渠灌区山东位山灌区江苏苏南地区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成拦河坝冲沙闸进水闸节制闸排沙渠干渠斗渠支渠农渠农沟支沟斗沟干沟容泄区退水渠泄水闸•渠首工程•输配水工程固定渠道：干、支、斗、农临时渠道：毛渠等•田间工程灌溉渠系规划•规划原则•干支渠的规划布置形式•斗、农渠的规划布置•渠线规划步骤•渠系建筑物的规划布置灌溉渠道的规划原则1）尽量将干、支渠布置在较高地带，以便控制最大的灌溉面积；2）与土地利用规划、农业区划密切结合，并适当考虑行政区划；3）与排水沟的布置相配合，统一布局；4）渠线尽可能短直，以减少占地和工程量；5）确保渠道工程安全可靠；6）斗、农渠的布置要满足机耕要求；7）要考虑综合利用干、支渠的规划布置（一）山区、丘陵区灌区水库山塘河流地形特点：地形复杂，岗冲交错，坡度较陡地面高程较高耕地分散，很少有大片集中耕地渠道布置特点：1)渠道位置高，自流水头容易保证；2)渠线较长，多弯曲，多填挖方，多建筑物，工程量大；3)受山洪威胁大，应设置防洪泄洪设施；4)山丘区塘堰及小型水库多，渠道布置应考虑与之相通，形成长藤结瓜系统。干、支渠的规划布置（一）山区、丘陵区灌区渠道布置形式：1.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渠线长而缓2.干渠沿主要分水岭布置多见于浅丘岗地比降由地面坡度决定干、支渠的规划布置（一）山区、丘陵区灌区水库山塘河流渠道布置水库山塘河流渠道布置水库山塘河流干渠支渠渠道布置干、支渠的规划布置（二）平原型灌区地形特点：地形开阔平坦;耕地集中，面积较大山前平原：靠近山麓，地势较高，排水条件好；冲积平原：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。渠道布置：干渠多沿等高线布置，支渠垂直等高线河流干渠一支渠二支渠三支渠干、支渠的规划布置（三）圩垸型灌区地形特点：分布于沿江、湖滩地和三角洲地区，地形平坦低洼；多河湖港汊，水网密集；汛期外河水位常高于圩内地面，四周有圩堤，四周高，中间低渠系布置：以排为主，兼顾灌溉；一般提排提灌，少有自流排灌斗、农渠的规划布置考虑因素：农业耕作与机械化地形灌排条件土壤土地平整规格：斗渠长3000-5000m，宽500-1000m（平原地区）农渠长500-1000m，宽200-400m斗、农渠的规划布置灌排沟渠布置形式相间布置相邻布置支渠支渠斗渠斗沟斗渠斗沟农渠农渠农沟农沟渠系建筑物的规划布置1引水建筑物：2配水建筑物：3交叉建筑物：4衔接建筑物：5泄水建筑物：6量水建筑物：进水闸分水闸、节制闸遂洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、桥梁跌水、陡坡溢流堰、泄水闸、退水闸、退水渠巴歇尔量水槽1引水建筑物：2配水建筑物：3交叉建筑物：4衔接建筑物：6量水建筑物：田间工程规划最末一级固定渠道（农渠）和固定沟道（农沟）之间条田范围内的临时沟渠、田间道路、稻田的格田和田埂、土地平整等。意义：发挥灌排工程效益提高农作物产量节约用水提高劳动生产率现状：薄弱环节不规范、不配套田间渠系布置纵向布置横向布置灌水方向与农渠垂直农渠-毛渠-输水垄沟-灌水沟（畦）较复杂地形灌水方向与农渠平行农渠-毛渠-灌水沟（畦）地面坡向一致，坡度较小地形稻田区的格田田埂：高20-30cm宽30-40cm格田：长100-150m宽15-20m斗渠斗沟农渠农沟田埂排水口进水口一、灌溉渠道流量概述设计流量最小流量加大流量设计渠道断面及渠系建筑物的主要依据实际运行过程中，渠道流量是变化的满足灌溉设计标准条件下用水要求的最大流量（毛流量）灌溉设计标准条件下，渠道工作过程中输送的最小流量，校核水位渠道运行过程中可能出现的最大流量，确定渠堤堤顶高程二、灌溉渠道水量损失渠道水量损失渠道水面蒸发损失渠床渗漏损失闸门漏水和渠道退水〈5%，忽略管理上予以限制，设计时一般不考虑不可避免，设计时要考虑影响渠道渗漏损失的因素渠床土壤性质地下水埋深及出流条件渠道输水时间渠道断面形式和尺寸输水损失的估算经验公式经验系数经验公式估算渠道输水损失每公里渠道输水损失系数渠床土壤透水系数渠床土壤透水指数渠道损失流量渠道长度经验系数估算渠道输水损失渠道水利用系数渠系水利用系数QnQg田间水利用系数灌溉水利用系数经验系数估算渠道输水损失三、渠道的工作制度续灌轮灌集中编组插花编组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L支L斗nk干渠支渠斗渠水源轮灌渠道的设计流量1自上而下分配末级续灌渠道的田间净流量（1）计算支渠（末级续灌渠道）的设计田间净流量（2）由支渠分配到每条农渠的田间净流量2自下而上推算各级渠道的设计流量（1）计算农渠的净流量（2）推算各级渠道的设计流量（毛流量）续灌渠道的设计流量OABCQ1Q2Q3Q4水源L1L2L3渠道最小流量和加大流量的计算渠道最小流量渠道加大流量以最小灌水率为依据，方法同设计流量加大系数设计流量一、渠道纵横断面设计原理纵横断面设计必须满足：通过所需要的流量水位要保证下级渠道的取水纵横向稳定经济、安全一般按明渠均匀流公式设计渠道过水断面面积谢才系数水力半径渠底比降渠床糙率系数水力最佳断面设计流量Q、比降I、糙率系数n相同的情况下过水断面积最小的渠道断面——经济断面圆形断面梯形断面渠道设计的依据渠底比降渠床糙率系数渠道的边坡系数渠道断面的宽深比渠道的不冲不淤流速渠底比降影响到工程造价和控制面积影响因素地面坡度下级渠道的水位要求渠床土质水流含沙量设计流量一般根据经验初选，然后试算确定渠床糙率系数取值应符合实际重要工程要通过试验确定反映渠床粗糙程度的技术参数影响工程造价、输水能力、渠道水位渠道的边坡系数m1影响渠道稳定根据渠床土质、渠道深度等选定渠道断面的宽深比渠道底宽与水深的比值影响渠道工程量和渠床稳定工程量最小水力最优断面断面稳定过深窄，易冲刷；过宽浅，易淤积渠道的不冲不淤流速vcdvdvcs（临界）不冲流速渠床土壤性质水流含沙情况渠道断面水力要素C.A.吉尔什砍公式（临界）不淤流速渠道水力计算确定渠道过水断面的水深h和底宽b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一般断面的水力计算（试算法）假设b、h值计算过水断面的水力要素计算渠道流量结束校核渠道输水能力校核渠道流速YESYESNONO取整数b，h=b/αvcdvdvcs渠道横断面结构挖方注意地面径流的侵蚀、渠坡坍塌便于施工和管理填方易于溃决、滑坡、沉陷注意排水、预留沉陷高度半挖半填注意挖方、填方尽可能平衡，减少工程量挖方深度应尽量满足渠道的纵断面设计灌溉渠道的水位推算渠道纵断面图的绘制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水位、渠底高程、堤顶高程、最小水位等