现代节水灌溉技术.ppt

*现代节水灌溉技术渠道横断面设计一、渠道横断面设计灌溉渠道一般都是正坡明渠。明渠均匀流的基本公式是：式中：Q——渠道设计流量，m3/s；A——渠道过水断面面积，m2；C——谢才系数，m0.5/s，用曼宁公式来计算：R——水力半径，m；i——渠底比降；n——渠床糙率系数。（一）梯形渠道横断面设计1、渠道设计参数的确定1）渠底比降指单位渠长的渠底降落值。当渠道流量一定时，渠底比降大，过水断面面积小，工程量小。但比降大，渠道水位降落大，控制灌溉面积减少，而且流速大，还可能引起渠道冲刷。反之，情况相反。须慎重选择确定。选择比降的一般原则：（1）渠底比降应尽量接近地面比降，以避免深挖高填。（2）流量大的渠道，比降应小些；流量小的渠道，比降可大些。（3）渠床土质松散易冲时，比降应小些；反之可大些。（4）渠水含沙量大时，为防止淤积，比降应大些；反之应小些。（5）水库灌区和扬水灌区，比降应尽量小些；自流灌区，可大些。在设计工作中，渠底比降参照相似灌区的经验数值初选数值，进行水力计算和流速校核，若满足水位和不冲不淤要求时便可以采用，否则应重新选择计算校核直至满足要求。干渠及较大支渠，上、下游渠段流量变化较大时，可分段选择比降，而且下游段的比降应大些。支渠以下的渠道一般一条渠道只采用一个比降。在满足渠道不冲不淤的条件下，宜采用较缓的渠底比降。2）渠床糙率n渠床糙率是反映渠床粗糙程度的指标。n值小，渠道过水能力大；反之，则过水能力小。必须合理选定n值，尽量使选用的n值和实际的n值大致相近。影响n值的主要因素有：渠床状况、渠道流量、渠水含沙量、渠道弯曲情况、施工质量、养护情况。3）渠道的边坡系数m表示渠道边坡倾斜程度的指标。它的大小关系到渠道的工程量、占地、输水损失和稳定，m太大，渠道工程量大，占地多，输水损失大；m太小，边坡不稳定，容易坍塌，不仅管理维修困难，而且影响渠道正常输水。4）渠道断面的宽深比指底宽和水深的比值，即，宽深比对渠道工程量和渠床稳定等有较大影响，在设计时应慎重选择。选择要考虑以下要求：（1）工程量最小梯形渠道水力最优断面的宽深比按下式计算：（2）断面稳定稳定断面的宽深比应满足渠道不冲、不淤要求，比降小的渠道应选较小的宽深比，以增大水力半径，加快水流速度；比降大的渠道应选较大的宽深比，以减小流速，防止渠床冲刷。（3）有利通航有通航要求的渠道，应根据船舶吃水深度、错船所需的水面宽度以及通航的流速要求等确定定渠道的断面尺寸。渠道水面宽度应大于船舶宽度的2.6倍，船底以下水深应不小于15～30cm。5）渠道的不冲不淤流速在稳定渠道中，允许的最大平均流速称为临界不冲流速，简称不冲流速，；允许的最小平均流速称为临界不淤流速，简称不淤流速，。渠道通过设计流量时的平均流速（设计流速）应满足以下条件：2．渠道水力计算渠道过水断面的水深h和底宽b。梯形渠道实用经济断面的水力计算。1）水力最优梯形断面的水力计算式中：ho——水力最优断面水深（m）；n——渠床糙率；Q——渠道设计流量（m3/s）；m——渠道内边坡系数；i——渠底比降。bo—水力最优断面底宽（m）；A0——水力最优断面的过水断面面积（m2）;xo——水力最优断面湿周（m）；R0——水力最优断面的水力半径（m）；V0——水力最优断面流速（m/s）。2）梯形渠道实用经济断面的水力计算梯形渠道实用经济断面与水力最优断面的水力要素关系式：式中：α——水力最佳断面流速（或过水断面面积）与实用经济断面流速（或过水断面面积）的比值；h——实用经济断面水深（m）；v——实用经济断面流速(m/s)；A——实用经济断面的过水断面面积，m2；b——实用经济断面底宽，m；R——实用经济断面的水力半径（m）；β——实用经济断面底宽与水深的比值。计算步骤：①已知Q、n、m、i，按公式（3-25）计算h0值；②按公式（3-26）计算b0值；③按公式（3-27）～（3-29）计算A0、X0、R0值；④按公式（3-30）计算v0值。⑤由表3-19查出与a=1.00、1.01、1.02、1.03、1.04相应的h/h0值，以及与a、m相应的β值，并分别计算相应的h和b的值；⑥按公式（3-31）分别计算与a=1.00、1.01、1.