灌溉系统课件.pptx
,灌溉渠道系统的规划设计,Irrigation Canal System,11/30/2022,1,内蒙古河套灌区,河南人民胜利渠灌区,11/30/2022,2,山东位山灌区,11/30/2022,3,江苏苏南地区,11/30/2022,4,日本的渠道,11/30/2022,5,日本的渠道,11/30/2022,6,日本的渠道,11/30/2022,7,日本的渠道,11/30/2022,8,丽江古城的渠道,11/30/2022,9,11/30/2022,10,普通土质渠道,11/30/2022,11,学校试验田的渠道,11/30/2022,12,灌溉渠道系统的规划设计,第一节 灌溉渠道系统规划,第二节 灌溉渠道设计流量的确定,第三节 灌溉渠道纵横断面设计,11/30/2022,13,灌溉排水系统,拦河坝,进水闸,节制闸,干,支,渠,农渠,农沟,支,沟,渠斗 渠斗 沟,干,容泄区,沟 泄水闸,灌溉系统,干渠、支渠、斗渠、农,渠、（毛渠）排水系统干沟、支沟、斗沟、农,沟、（毛沟）,11/30/2022,14,第一节,灌溉渠系规划,规划原则干支渠的规划布置（输水系统）斗农渠的规划布置（田间渠系）渠系建筑物的规划布置渠线规划步骤,11/30/2022,15,1）将干、支渠布置在较高地带，以控制最大的灌溉面积2）与土地利用规划、农业区划结合，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,灌溉渠系规划原则,11/30/2022,16,水库,山塘,流,（一）山区、丘陵区灌区地形特点：地形复杂，岗冲交错，坡度较陡河地面高程较高耕地分散，很少有大片集中耕地,干支渠的规划布置,11/30/2022,17,4),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,11/30/2022,18,渠道布置形式：,1. 沿等高线布置等高线大致与河流平行2. 沿主要分水岭布置与河道交叉少,3. 垂直等高线布置干渠坡度大，建筑物较多,（一）山区、丘陵区灌区,干支渠的规划布置,11/30/2022,19,山塘,河,流,干渠沿等高线,干支渠的规划布置水库,11/30/2022,20,山塘,河,流,支渠沿分水岭,干支渠的规划布置水库,11/30/2022,21,山塘,河,流,干渠垂直等高线,干支渠的规划布置水库,11/30/2022,22,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,干支渠的规划布置（二）平原型灌区,11/30/2022,23,河,干,渠,一支渠,二支渠,三支渠,流干渠沿等高线,11/30/2022,24,河,干 渠,一支渠,二支渠流,干渠垂直等高线,11/30/2022,25,（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,干支渠的规划布置,11/30/2022,26,渠系布置：,以排为主，兼顾灌溉；,一般提排提灌，少有自流排灌,（三）圩垸型灌区,干支渠的规划布置,11/30/2022,27,规 格：,斗渠 长3000-5000m，宽500-1000m,（平原地区） 农渠 长500-1000m，宽200-400m,斗农渠的规划布置考虑因素：农业耕作与机械化地形灌排条件土壤土地平整,11/30/2022,28,相间布置,相邻布置,支,渠,支,渠,斗渠,斗沟,斗渠,斗沟,农渠农沟,农沟农渠,斗农渠的规划布置田间排灌沟渠布置形式,11/30/2022,29,田间渠系与交通设施的结合,斗农渠的规划布置,11/30/2022,30,1 引水建筑物：2 配水建筑物：3 交叉建筑物：4 衔接建筑物：5 交通建筑物：6 量水建筑物：,渠系建筑物的规划布置,进水闸分水闸、节制闸渡槽、倒虹吸、涵管跌水、陡坡农桥量水槽,11/30/2022,31,1 引水建筑物：,进水闸,渠系建筑物的规划布置,11/30/2022,32,1 引水建筑物：,进水闸,渠系建筑物的规划布置,11/30/2022,33,2 配水建筑物：,分水闸、节制闸,渠系建筑物的规划布置,11/30/2022,34,2 配水建筑物：,分水闸、节制闸,渠系建筑物的规划布置,11/30/2022,35,2 配水建筑物：,分水闸,渠系建筑物的规划布置,11/30/2022,36,2 配水建筑物：,分水闸,渠系建筑物的规划布置,11/30/2022,37,3 交叉建筑物：,渡槽、倒虹吸,渠系建筑物的规划布置,11/30/2022,38,3 交叉建筑物：,渡槽,渠系建筑物的规划布置,11/30/2022,39,3 交叉建筑物：,涵管,渠系建筑物的规划布置,11/30/2022,40,4 衔接建筑物：,跌水、陡坡,渠系建筑物的规划布置,11/30/2022,41,4 衔接建筑物：,跌水,渠系建筑物的规划布置,11/30/2022,42,5 交通建筑物：,渠系建筑物的规划布置,农桥,11/30/2022,43,6 量水建筑物：,渠系建筑物的规划布置,量水槽,11/30/2022,44,（1）灌溉渠道系统中渠道等级划分为：,知识点回顾 Review,11/30/2022,45,水源,干,支渠,沟,渠斗 渠斗 沟支,干,农沟沟,灌溉系统排水系统,农渠灌溉排水系统,11/30/2022,46,（1）灌溉渠道系统中渠道等级划分为：,（2）圩垸型灌区渠道布置特点是：,知识点回顾 Review,11/30/2022,47,渠系布置：,以排为主，兼顾灌溉；,一般提排提灌，少有自流排灌,知识点回顾 Review,圩垸型灌区,11/30/2022,48,（1）灌溉渠道系统中渠道等级划分为：,（2）圩垸型灌区渠道布置特点是：,（3）田间排灌沟渠布置形式有：,知识点回顾 Review,11/30/2022,49,相间布置,相邻布置,支,渠,斗渠,斗沟,农渠农沟,支,渠,斗渠,斗沟,农沟农渠,知识点回顾 Review田间排灌沟渠布置形式,11/30/2022,50,思考：渠道设计的必要性 Thinking,11/30/2022,51,第2节,灌溉渠道流量,2.1 概述2.2 设计流量2.3 最小流量和加大流量,11/30/2022,52, 渠道流量是渠道断面及渠系建筑物设计的,主要依据。,2.1 概述 Introduction,11/30/2022,53,2.1 概述 Introduction 渠道流量是渠道断面及渠系建筑物设计的主要依据。,设计流量最小流量加大流量,123,满足灌溉设计标准条件下用水要求的正常流量（毛流量）灌溉设计标准条件下，渠道输送的最小流量，校核流量渠道运行过程中可能出现的最大流量，确定渠堤堤顶高程,11/30/2022,54,设计流量,2.2 设计流量 Designed Flow,Qg Qn Ql净流量,损失流量,11/30/2022,55,2022/11/30,56,Qg Qn Ql,Qn ,mA3600t T,NOTES：设计流量考虑较不利情况（某个用水较多的时段）,设计流量,2.2 设计流量 Designed Flow,灌水定额,灌溉面积,灌溉延续时间,11/30/2022,57,1.1m / s,2.2 设计流量 Designed Flow【例】某灌溉区域规划种植小麦3000亩、棉花1000亩、大秋作物1000亩。其用水最多时间为3月30日至4月1日，这时小麦灌水每亩需水50m3；棉花及大秋作物灌水每亩需水60m3。求渠道设计净流量。,3,Qn=, 1000 100036003,11/30/2022,58,2.2 设计流量 Designed Flow,Qg Qn Ql,设计流量,11/30/2022,59,渠道损失流量,渠道水面蒸发损失渠床渗漏损失闸门等建筑物漏水,5%，忽略不可避免，设计时要考虑管理上予以限制，设计时一般不考虑,2.2 设计流量 Designed Flow,Qg Qn Ql,设计流量,11/30/2022,60,如何减少,渠道输水时 渠道渗漏？, 影响土质渠道渗漏损失的因素,渠床土壤性质,地下水埋深,间,渠道断面尺寸,2.2 设计流量 Designed Flow,思考：,11/30/2022,61,2.2 设计流量 Designed Flow, 输水损失的估算,经验系数,经验公式,11/30/2022,62,2.2 设计流量 Designed Flow,经验公式, 输水损失的估算,经验系数,11/30/2022,63,DQn m LQn100, Ql ,渠床土壤透水系数,每公里渠道输水损失系数损失流量,渠床土壤透水指数渠道长度,2.2 设计流量 Designed Flow,经验公式,11/30/2022,64,2.2 设计流量 Designed Flow,m0.30.350.40.450.5,D0.71.31.92.653.4,透水性弱中下中等中上强,渠床土壤重粘土及粘土重粘壤土中粘壤土轻粘壤土砂壤土及轻砂壤土,11/30/2022,65,渠系水利用系数,Q nQ g, c, 干支斗农,Qn,渠道水利用系数Qg,2.2 设计流量 Designed Flow经验系数,Ql,11/30/2022,66,渠道加大流量,QJ JQg加大系数，范围11.3,设计流量,2.3 最小和加大流量 Min & Max Flow渠道最小流量以最小灌水定额为依据，方法同设计流量,11/30/2022,67,第3节,灌溉渠道纵横断面设计,3.1 渠道横断面型式3.2 渠道纵横断面设计要求3.3 渠道的横断面设计3.4 渠道的纵断面设计,11/30/2022,68,按几何形状分：,3.1 渠道横断面型式 Cross Section,11/30/2022,69,按几何形状分：,3.1 渠道横断面型式 Cross Section,11/30/2022,70,注意地面径流的侵蚀、渠坡坍塌,便于施工和管理,3.1 渠道横断面型式 Cross Section按填挖方情况分：挖方,11/30/2022,71,易于溃决、滑坡、沉陷,注意排水、预留沉陷高度,3.1 渠道横断面型式 Cross Section按填挖方情况分：填方,11/30/2022,72,注意挖方、填方尽可能平衡，减少工程量,边坡系数,按填挖方情况分：,半挖半填,3.1 渠道横断面型式 Cross Section,11/30/2022,73,3.1 渠道横断面型式 Cross Section,11/30/2022,74,1,1,m=1,m=2,1：,m,1：,m,3.1 渠道横断面型式 Cross Section,边坡系数Slide Slope Coefficient,11/30/2022,75,3.2 纵横断面设计要求 Design Points通过所需要的流量,水位要保证下级渠道的取水结构稳定经济、安全,渠道纵横断面设计,11/30/2022,76,1 16,Q AC Ri,R,n,C ,断面面积,水力半径,渠底比降（坡降）,渠床粗糙系数(糙率),3.3 横断面设计 Cross Section Design 过流能力按明渠均匀流公式设计谢才系数渠道过水,11/30/2022,77,水力半径 Hydraulic Radius,AX,R ,湿周,3.3 横断面设计 Cross Section Design过流面积,11/30/2022,78,d 2,A 1,R d,14X d 4,b,a,b,A abR X a 2b,水力半径 Hydraulic Radius,AX,R ,湿周d,3.3 横断面设计 Cross Section Design过流面积,11/30/2022,79,X b2h 1m2,R ,bmhhb2h 1m2,R ,AX湿周Abmhh,水力半径 Hydraulic Radius,b,m,h,3.3 横断面设计 Cross Section Design过流面积,11/30/2022,80,1 16,A X i,水力最优断面,过水断面面积A、比降i、糙率n确定的情况下使得渠道通过流量Q最大的渠道断面,Q AC Ri,RnAX,C R ,5 2 13 3 2,1n,Q ,3.3 横断面设计 Cross Section Design,11/30/2022,81,m,1 ：,水力最优断面,A、i、n确定（m根据土壤选择）渠道流量Q最大（湿周X最小）hb,3.3 横断面设计 Cross Section Design,11/30/2022,82,1 ：,m,b,h,水力最优断面X b2h 1m2Abmhh,Ab mhh,Ah,3.3 横断面设计 Cross Section Design,11/30/2022,83,1 ：,m, m+2 1m2 =0,b,h,水力最优断面,dX Adh h2,Abmhh,bmhhh2,m2 1m2 0,bmh 2h,1m2 m,b 2h,1m2 m,3.3 横断面设计 Cross Section Design,11/30/2022,84,1 ：,m,A h 2 1m,b,h,水力最优断面,b 2h,1m2 m,b 2,X b2h 1m2Abmhh,1m2 m hX 2h 2 1m2 m,2,2,m,3.3 横断面设计 Cross Section Design,11/30/2022,85,m,1 ：, ,A h 2 1m m,b,h,水力最优断面,X 2h 2 1m2 m2 2,AX,R ,A hR X 2,无论边坡系数取断面的水力半径为水深的一半,11/30/2022,86,渠道设计的依据,横断面设计,渠道的不冲不淤流速,渠底比降渠床糙率,渠道边坡系数,渠道断面的宽深比,11/30/2022,87,横断面设计,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、设计流量等一般根据经验初选，然后试算确定,渠底比降,1,11/30/2022,88,横断面设计,渠底比降,1,Q1m3/sQ=1m3/sQ1m3/s,1/50001/100001/30001/50001/10005/1000,11/30/2022,89,横断面设计,反映渠床粗糙程度的技术参数。影响工程造价、输水能力、渠道水位取值应符合实际(教材P86)，重要工程要通过试验确定,渠床糙率,2,11/30/2022,90,横断面设计,边坡系数,3,影响渠道稳定。一般根据渠床土质等选定（教材P84）1m,11/30/2022,91,横断面设计,渠道底宽与水深的比值，影响渠道工程量和渠床稳定过于深窄，易冲刷；过于宽浅，易淤积,宽深比,4,11/30/2022,92,横断面设计,水力最优断面：,水力最优断面不一定是经济断面,宽深比,4, 2( 1m2 m),bh, ,11/30/2022,93,横断面设计,影响因素：渠床土壤性质、水流含沙情况、渠道断面水力要素,（临界）不冲流速,（临界）不淤流速,（参数值见教材P88、89）,不冲不淤流速,5,vcdvvcs,vcs KQ0.1,vcd C0Q0.5,vcd C1R0.5,11/30/2022,94,1 16,横断面设计渠道横断面水力计算（1）已知其他参数，求渠道流量Q,（2）已知其他参数，求渠道底坡i,（3）已知其他参数，确定水深h和底宽b,Q A R Rin,11/30/2022,95,X b 2h 1 m,过水断面的水力计算（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,校核渠道输水能力YES校核渠道流速,YES结束,NONO,取整数b，h为b某一倍数,A (bmh)h2,1,6,R A/ X1C Rn,Q AC Ri,Q设 QQ设vd Q/A, 0.05vcdvdvcs,11/30/2022,96,横断面设计,渠道过水断面以上部分的有关尺寸,hj,安全超高,堤顶宽度,11/30/2022,97,横断面设计,堤顶宽度：0.31.2m,安全超高：0.150.6m （设计水深加上安全超高,等于渠道深度。校核渠道断面能否通过加大流量）,渠道过水断面以上部分的有关尺寸,具体数据参见教材P84,11/30/2022,98,纵断面设计, 根据灌溉水位要求，确定不同桩号处的设计,水位、渠底高程、堤顶高程等, 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,11/30/2022,99,渠道进水口处,渠道灌溉范围内控,水位的高差,渠道长度,的设计水位H进 A0 hLi 各级渠道,局部损失,制点的地面高程渠道比降,纵断面设计控制点地面与附近末级固定渠道设计,11/30/2022,100,纵断面设计,(干渠)(支渠),(斗渠),水源,11/30/2022,101,纵断面设计,11/30/2022,102,分水点,节制闸,分水点地面高程线设计水位高程桩号,11/30/2022,103,纵断面设计,11/30/2022,104,分水点,节制闸,分水点地面高程线设计水位渠顶高程线高程渠底高程线桩号,11/30/2022,105,分水点,节制闸,分水点地面高程线设计水位渠顶高程线高程渠底高程线桩号,11/30/2022,106,渠道纵断面设计中的水位衔接,上下渠段间的水位衔接,建筑物前后的水位衔接,上下级渠道的水位衔接,纵断面设计,11/30/2022,107,一支,二支,三支,纵断面设计水源引水高程与干渠的水位衔接,11/30/2022,108,1、设计说明书,（1）基本情况,（2）设计任务、参数、符号、计算过程、问题与不足2、图表,（1）纵横断面图,（2）渠道建筑物的布置（3）土方量的计算,渠道纵横断面设计成果整理,纵断面设计,11/30/2022,109,Thank you,11/30/2022,110,2022/11/30,111,
