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小型農(nóng)田水利工程之灌渠的設(shè)計(jì)問(wèn)題探討

2018-11-10 08:08:28楊海星
世界家苑 2018年10期
關(guān)鍵詞:縱斷面堤頂高程

楊海星

摘 要:小型農(nóng)田水利建設(shè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的最基礎(chǔ)的條件,是實(shí)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵,健全的農(nóng)田水利建設(shè)體系和完善的管理措施,將很大程度上緩解自然災(zāi)害給人民群眾生活帶來(lái)的不便,減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的損失。本文闡述了灌渠的斷面設(shè)計(jì),通過(guò)人和東灌渠斷面水力計(jì)算的實(shí)例,更好地了解灌渠設(shè)計(jì)的步驟。

關(guān)鍵詞:水利工程;灌渠設(shè)計(jì)

農(nóng)田水利建設(shè)是農(nóng)業(yè)水利體系的重要內(nèi)容,也是農(nóng)業(yè)水利體系各級(jí)水利網(wǎng)絡(luò)中最直接惠澤百姓,并和老百姓生活、農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān),農(nóng)業(yè)水利工程對(duì)存蓄降雨、調(diào)劑用水、保障和促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。下面就小型農(nóng)田水利工程的灌渠設(shè)計(jì)進(jìn)行講解。

設(shè)計(jì)渠道,首先要確定渠道引水流量,然后進(jìn)行渠道的斷面設(shè)計(jì),包括橫斷面設(shè)計(jì)和縱斷面設(shè)計(jì)。接著畫(huà)斷面圖,計(jì)算工程量,打概算,最后就是寫(xiě)初設(shè)報(bào)告。

1 渠道引水流量的確定

渠道引水流量是灌區(qū)農(nóng)田灌溉凈流量和渠道損失流量的總和。它與河源水量大小、灌區(qū)內(nèi)部的水源條件、灌區(qū)作物種類、種植面積、農(nóng)田土質(zhì)、灌水定額、灌區(qū)氣候、渠道長(zhǎng)短等因素有關(guān)。渠道引水量的計(jì)算:應(yīng)根據(jù)作物的灌溉制度及所控制的灌溉面積,按照同一時(shí)期不同作物同時(shí)用水量最多的情況計(jì)算,其計(jì)算公式如下:

Q=

渠系有效利用系數(shù),是考慮渠道的滲漏和蒸發(fā)損失等因數(shù)的一個(gè)系數(shù),一般干渠可采用 0.5~0.7;支渠采用 0.6~0.8;渠道襯砌時(shí)可提高到 0.8~0.9。

2 渠道設(shè)計(jì)

2.1 渠道水位高程的確定

渠道的水位高程,是根據(jù)灌區(qū)內(nèi)地面參考點(diǎn)的高程和各級(jí)渠道的沿渠水頭損失確定的。沿渠水頭損失包括渠道比降損失和通過(guò)渠道建筑物的水頭損失。

2.2 渠道橫斷面設(shè)計(jì)

①渠道比降及渠道流速。渠道比降取決于渠道土質(zhì)、水流泥沙含量和灌區(qū)地面的坡度。渠道比降大,則流速大,通過(guò)一定流量所需的斷面小,節(jié)省土石方量,水頭跌落快,渠系控制的灌溉面積減少,容易沖刷渠床;如渠道比降過(guò)緩,流速過(guò)小,又會(huì)使渠道淤積,渠道輸水能力降低。因此渠道比降過(guò)大或過(guò)小都是不適宜的。為避免深挖高填,選擇渠道比降時(shí),最好能使渠道與渠線所經(jīng)過(guò)的地面坡度大致相適應(yīng)。當(dāng)渠線經(jīng)過(guò)的個(gè)別地段,地面坡度較陡,渠道比降不能適應(yīng)時(shí),可采用跌水、陡坡等聯(lián)接建筑物調(diào)整渠道比降,使渠線的絕大部分能適應(yīng)地形,減少挖填工程量。

②渠道邊坡。渠道通過(guò)巖石地段時(shí),斷面可采用矩形,建在土基上的渠道多采用梯形斷面。渠道的邊坡一般用1∶m表示,1表示斜坡的垂直距離,m表示斜坡的水平距離叫邊坡系數(shù)。m越大邊坡越緩,m越小邊坡越陡,渠道斷面為矩形時(shí)m等于零。土渠邊坡應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)決定。土質(zhì)堅(jiān)硬邊坡可陡(m?。临|(zhì)松軟邊坡可緩(m大)。

③渠道超高。為保證行水安全,渠堤頂應(yīng)高出渠道最高水位一個(gè)高度△H,叫做渠道的超高。它與渠道級(jí)別、流量有關(guān)。

④渠堤頂寬。渠堤頂寬應(yīng)按照渠岸高度及流量大小而定,如堤頂不結(jié)合道路,堤頂寬可按下表選用。如渠堤與道路結(jié)合,道路一側(cè)的堤頂寬,應(yīng)按交通要求修筑。汽車路面寬度可采用5米;田間干道可采用1.5~2.0米。

3 人和東灌渠斷面水力計(jì)算實(shí)例

3.1 計(jì)算凈灌水率

根據(jù)原始資料,由于該灌渠處于 106 國(guó)道旁,周圍的農(nóng)作物又以種植蔬菜為主,人口、工業(yè)較多,故取該灌渠灌溉設(shè)計(jì)保證率為 90%。在此基礎(chǔ)上計(jì)算灌溉灌水率(即灌溉流量系數(shù))。參照《廣州市白云區(qū)江河流域規(guī)劃報(bào)告書(shū)》灌區(qū)規(guī)劃部分計(jì)算成果,從中選取續(xù)灌時(shí)間T =10 天,最大灌水定額mmax=161.6mm。按照灌水率計(jì)算公式:

計(jì)算凈灌水率畝

考慮該渠系斗、農(nóng)、毛渠均為土渠,所以選取渠系有效利用系數(shù) =0.65。

3.2 計(jì)算渠寬 b

根據(jù)原始資料,結(jié)合地形確定該灌渠的斷面為矩形。灌溉面積為7500畝。流量系數(shù)為1.95(m3/s)萬(wàn)畝。查渠道糙率表查出漿砌石糙率n=0.025,混凝土糙率n=0.015,故該灌渠的糙率為。故計(jì)算出灌溉流量 Q=7500×1.95/10000=1.46m3/s。

用圖解法求渠寬b:假設(shè)h=1米

K=Q/ =1.46/ = 119.21

H2.67/nk=12.67/(0.0183×119.21)=0.458

查《水力學(xué)》上冊(cè)附錄,查相應(yīng)的 0.458及 m=0 時(shí)的 h/b=0.3。所以 b=1/0.3=3.333米;取 b'>b,b'=3.5米

3.3 校核渠道流速V

渠道流速V=Q/ω=Q/b'h=1.46/3.5×1=0.417m/s,此流速大于允許不淤流速0.3m/s,小于不沖流速2.2m/s,滿足要求。

4 渠道縱斷面設(shè)計(jì)

渠道縱斷面設(shè)計(jì),一般是與橫斷面設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。它包括:沿渠地面高程線、渠道正常水位線、渠道最低水位線、渠底高程線以及渠道堤頂高程線、分水口位置以及渠道建筑物設(shè)置等的內(nèi)容。渠道的縱斷面設(shè)計(jì)圖,首先是根據(jù)渠道的平面布置圖,按不同里程相應(yīng)的地面高程,在縱斷面圖上繪出地面高程線。然后參照水源或上一級(jí)渠道水位高程、沿渠底面坡降、各分水點(diǎn)所要求的水位高程,根據(jù)一定的比降(指渠底比降,與水力計(jì)算中所采用的水力比降i相同),繪出正常水位線。有了正常水位線,便可根據(jù)渠道的正常,繪出渠底高程線,接著按最小水深、加大水深和渠道超高,平行于渠底線向上繪出最低水位線、加大水位線和堤頂高程線。在滿足下一級(jí)渠道分水點(diǎn)所要求的水位高程前提下,在上一級(jí)渠道的地面坡度很陡或有突變之處,可以結(jié)合綜合利用的需要,具體選擇跌水和陡坡,并確定其高差及位置。上一級(jí)渠道向旁側(cè)分出水量時(shí),除應(yīng)保證在正常流量下順利向下級(jí)配水外,還必須保證在最小流量時(shí),也能滿足下級(jí)渠道引水的要求,這樣往往就需要修建節(jié)制閘。渠水通過(guò)沿渠的節(jié)制閘及其他渠道建筑物(如渡槽、倒虹管、涵洞等)的水頭損失,必須加以估算,并表達(dá)在縱斷面圖上。

5 結(jié)語(yǔ)

在灌渠的設(shè)計(jì)中,過(guò)水?dāng)嗝娉叽绲拇_定,主要是合理選定渠道斷面的邊坡、渠底底寬b、渠中水深h和超高ΔH。這些關(guān)系到灌溉效益、工程造價(jià)等問(wèn)題,所以一定要深入現(xiàn)場(chǎng),充分了解原始資料,才能計(jì)算出精確的引水流量,進(jìn)行合理的斷面設(shè)計(jì)。

(作者單位:安徽省安慶市花涼亭灌區(qū)管理局)

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