《灌溉渠系》规划设计.doc
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《灌溉渠系规划设计》
目录
灌溉渠系规划设计 1
1.1灌溉渠系规划布置 1
1.1.1灌溉渠系的组成及渠道分级 1
1.1.2渠系规划布置原则 1
1.1.3干、支渠的规划布置 3
1.1.4斗、农渠规划布置 9
1.2渠系建筑物的选型与布置 9
1.2.1渠系建筑物选型与布置原则 9
1.2.2渠系建筑物的类型和布置 10
1.3渠道流量计算 17
1.3.1渠道设计流量 17
1.3.2渠道加大流量 27
1.3.3渠道最小流量 28
1.4渠道断面设计 28
1.4.1渠道断面设计要求 29
1.4.2渠道横断面设计 29
目录第1页
灌溉渠系规划设计
1.1灌溉渠系规划布置
1.1.1灌溉渠系的组成及渠道分级
灌溉渠系一般由取水枢纽(或称渠首工程)、灌溉渠道、渠系建筑物、田间工程四部分组成。
其主要作用是把从水源引取的灌溉水输送到田间,适时适量地满足作物需水要求,促进“两高一优”农业的发展。
很多灌区既有灌溉任务也有排水要求,在修建灌溉渠系的同时,必须修建相应的排水系统,灌排统一规划,如图1所示。
1、灌溉渠道一般分为干、支、斗、农四级
(1)干、支渠主要起输水作用,称为输水渠道;
(2)斗、农渠主要起配水作用,称为配水渠道。
2、渠道级数的多少主要根据灌区面积大小和地形条件而定
(1)灌区面积大,地形复杂时可增设总干渠、分干渠等;
(2)灌区面积小,地形平坦或呈狭长形时,可采用干、斗、农三级渠道,甚至干、农两级。
(3)农渠以下的毛渠、输水沟、灌水沟、畦等属田间工程,主要起灌水作用。
渠系上的各种配套建筑物主要起分水、输水、量水、泄水等作用。
1.1.2渠系规划布置原则
1、沿高地布置,力求控制最大的灌溉面积
对控制范围内局部高地,不易实现自流灌溉或需增加较多工程量时,可考虑提水灌溉或改种耐旱作物等方式予以解决。
2、力求经济合理
上下级渠道尽可能相互垂直布置,渠线宜短直;尽量少占耕地,并避免穿越村庄;尽量少拆或不拆房屋及其它建筑物;尽量避免与河流、道路相交;要充分利用灌区内原有的水利工程设施,以降低工程造价;建筑物尽量联合修建,形成枢纽。
图1灌溉排水系统组成示意图
3、保证工程安全
渠线应尽量避开险工险段和深挖、高填,以求渠床稳定、施工方便、输水安全。
4、灌排统一规划
一般应做到灌有渠,排有沟,灌排分开,自成体系。
应尽量保持原有排水系统,不打乱自然排水流向,保证排水通畅。
5、便于管理和工程维护
渠系布置应兼顾行政区划和土地利用规划,每个乡、村应有独立的配水口或单独使用一条渠道,以便于用水管理与工程维护。
6、要考虑综合利用
在满足灌溉要求的前提下,尽量满足其它部门用水要求,做到一水多用。
比如在水位落差较大的地方,可结合发展小型水力发电或水力加工等。
7、积极开源节流,充分利用当地水土资源
有条件的灌区应建立“长藤结瓜”式灌溉系统,以发挥当地塘坝的调蓄作用,提高当地塘坝的灌溉标准,同时也可有效地扩大灌溉水源,增加灌溉面积。
1.1.3干、支渠的规划布置
1、干、支渠规划布置要点
(1)合理确定渠线
在灌溉水源和灌区范围确定后,干、支渠的走向主要取决于地形条件。
根据地形条件合理选择渠线是干、支渠道规划布置的要点之一。
渠线的选择必须恰当,既要尽可能控制最大的自流灌溉面积,又不应为灌溉局部高地而使渠道位置定得过高,以免加大工程量、增加工程投资、造成施工和管理困难。
因此,在规划布置时,应正确划分适宜灌溉的范围,合理确定自灌区和提水灌区的界限,对于局部高地可提水灌溉或弃而不灌,不能因此而抬高渠道高程,增加工程造价。
(2)解决好灌区排水
在规划布置干、支渠时,必须充分考虑灌区的排水要求以及排水系统的合理布局,灌排统一规划布置。
一般情况下,对于易涝、易渍、易碱的平原地区,首先应考虑和满足排水要求,要以天然河沟为基础先布置排水沟道,再以排水系统为基础布置灌溉渠道。
在布置干、支渠渠道时,不应打乱灌区的原有排水系统和切断天然河沟的排水出路,尽量避免和排水沟道交叉。
(3)合理穿越障碍
山丘区渠道布置时,经常会遇到河、溪、沟、谷、冲、岗等天然地形障碍和不利的地质条件,必须认真研究,合理解决。
通常的做法是:
“浅沟环山行,深谷直线过,跨谷寻窄浅,穿岗求单薄”。
渠道过河沟有四种方案:
绕行、填方、渡槽、倒虹吸。
一般情况下:
1)河沟开阔平缓,可随弯就弯,绕沟而行;
2)河沟窄浅,可修渡槽;
3)河沟宽深宜修倒虹吸;
4)河沟流量较小,则可修填方渠道,渠下埋设涵管。
环山沟绕行,渠线长,水头损失大,但减少了交叉建筑物,避免了深挖高填,施工比较方便。
直线穿行,渠线短,水头损失小,但增加了建筑物,施工比较复杂。
因此,需根据具体情况,通过技术经济比较,选取最优穿越方式。
渠道遇到岗丘也有环山绕行、深挖切岗和打隧洞等三种方案。
若绕行和深挖工程量差不多,宜深挖直线通过,因为直线通过渠线短,水头损失小,控制灌溉面积大;若挖方段岩层破碎,输水损失大,管理维修困难,宜绕行。
渠道在行进中可能会遇到地质断层、破碎带和强风化带等不利地质条件,为减少输水损失,保证渠道安全,对这类地质障碍一般能绕就绕,尽量避开,迫不得已时,需清基(针对破碎带或强风化带)或灌浆(针对断层)处理。
上述各种方案中,在进行方案比较时,除考虑工程量大小外,还应考虑水头和水量损失、工程安全、施工和管理难易等因素。
(4)做好渠道防洪
山丘型灌区的干渠多盘山修建,这些干渠的上侧有大片的坡面面积,遇有暴雨,大量的坡面径流和河沟中的洪水便会夺渠而入,冲毁渠道和建筑物,淹没大片农田。
因此,必须给暴雨洪水以出路,解决好渠道防洪问题。
主要措施:
1)小水入渠。
当山洪流量较小时,可让洪水入渠,用干渠作临时撇洪渠,在干渠的适当位置设置泄洪闸或溢洪侧堰,将洪水就近泄入排水沟道。
2)开挖撇洪沟。
若山洪流量较大,可在干渠的上侧开挖撤洪沟,用以拦截坡面径流,并输送至泄洪闸处排入天然河沟。
3)修建立体交叉建筑物。
凡渠道跨越天然河沟,均应设置立体交叉排洪建筑物,确保洪水畅通。
渠道与河沟相交,若河沟中洪水流量较小,且渠底高程高于河沟中最高洪水位时,可在河沟中修建填方渠道,用以输送渠水,其下埋设排洪涵洞,用以排除河沟中的洪水;若渠道的设计水面线低于河底的最大冲刷线,可在河沟底部修建输水涵洞,以输送渠水,而河沟中的洪水仍从原河沟排走。
(5)力求经济,确保安全
1)干渠布置应力求经济,确保安全。
2)渠线宜短直,尽量少转弯,需要转弯时,土渠的弯道曲率半径应大于该弯道段水面宽度的5倍,受条件限制不能满足要求时,应采取防护措施,石渠或刚性衬砌渠道的弯道曲率半径可适当减小,但不应小于水面宽度的2.5倍。
3)尽量避免自同一枢纽或分水口引出平行且距离很近的渠道;尽可能使渠道半挖半填或挖填方接近平衡,盘山渠道应布置在地基坚固、不易崩坍的地段;不要布置在坡度过陡、土质疏松、岩层破碎的山坡上,而且应使水面线以下为挖方;尽量避免和岗丘、洼地、山溪、河沟、道路、村庄等相交,力求建筑物最少等。
2、干、支渠规划布置方式
干、支渠的布置形式主要取决于地形条件,一般可分为山丘区和平原区两种类型。
(1)山丘型灌区
丘陵山区地形复杂,地面起伏大,坡度陡,农田分散,河、溪、沟、谷、岗、冲纵横交错,农田分散,土壤贫瘠,地高水低,引水困难,河流源短流急,洪枯水量变化大。
这类地区主要是水源不足或分配不均,干旱问题较为突出。
因此,充分利用各种水源,建立以蓄为主,蓄引提结合,以小型为基础,大型为骨干,大中小联合运用的“长藤结瓜”式灌溉系统,是这类地区一种较为合理的灌溉系统。
山丘型灌区的骨干渠道多环山布置,一般位置较高,渠线较长,渠道弯曲,深挖方和高填方多,渠系上建筑物多,工程量大。
干渠土石方常占全灌区渠道工程量的60%以上。
暴雨季节,山洪入侵渠道,易发生坍塌决口,威胁附近的农田和村庄的安全。
山丘区塘坝和小型水库较多,有利于拦蓄洪水及当地径流。
因此,山丘型灌区渠系规划布置时应充分利用有利的地形条件,恰当地选择渠线,合理地穿越障碍,并需做好渠道防洪,力求经济合理和工程安全。
山丘区干、支渠的布置,主要有以下两种形式。
1)干渠沿等高线布置
①灌区多位于分水岭与山溪或河流之间,呈狭长形,等高线大致与河流平行,向一面倾斜,灌区上游地形较陡,地面狭窄,下游地势平坦,地面开阔,多呈扇形。
干渠沿灌区的上部边缘布置,大致与地面等高线平行,支渠从干渠一侧引出。
(如图2中的南干渠)。
②这种布置形式的特点是:
干渠渠线长,渠底比较平缓,水头损失小,控制面积大,结合开挖山坡截水沟修筑渠堤,拦截坡面径流,防止水土流失。
但在山坡上干渠不能布置得过高,以免跨越山沟多,交叉建筑物多,土石方量大,易受山洪威胁。
2)干渠垂直于等高线布置
①灌区地形中间高两侧低,呈脊背形,耕地位于分水岭两侧。
干渠沿岗脊线布置,大致与等高线垂直,支渠自干渠两侧分出,双向控制灌溉。
(如图2中的北干渠)。
②这种布置形式的特点是:
干渠沿岗脊线布置,渠底比降可能较大,渠水流速快,渠道断面小,土石方量少,与河沟交叉少,建筑物少,但因渠道比降大,水头降落快,控制面积小,渠道易被冲刷,衔接建筑物较多。
图2山丘灌区干、支渠布置示意图
(2)平原型灌区
平原型灌区大多位于河流的中、下游,地形比较平坦开阔,耕地集中。
由于灌区内自然条件和洪、涝、旱、渍、碱等灾害程度的不同,灌溉渠系的布置形式也有所不同。
1)山前平原灌区。
此类灌区一般靠近山麓,地势较高,排水条件较好,涝、渍威胁并不严重,干旱问题比较突出。
如果地表水资源比较丰富、水质良好,而地下水资源相对较少时,应着重利用地表水资源,发展渠灌;
如果地下水资源丰富、水质良好时,可实行井渠结合,以井补渠或井渠双灌。
图3平原型灌区干支渠布置示意图
这类灌区干渠多沿山麓布置,方向大致与等高线平行,支渠与干渠垂直或斜交,具体布置形式视地形情况而定,如图3(a)所示。
这类灌区地形基本呈一面坡,在上部与山麓相接处有坡面径流汇入,需要考虑撇洪沟排洪;在下部与河流相接处地下水位较高,需要考虑建立排水系统以控制地下水位,防止涝、渍灾害发生。
2)冲积平原灌区。
此类灌区一般位于河流中、下游,地面坡度较小,地下水位较高,涝、渍、碱威胁并存。
因此,在建立灌溉系统的同时,应考虑排水系统的布置,实行灌、排分开,各成体系。
干渠多沿河流岸旁高地布置,方向大致与河流平行,与等高线垂直或斜交,支渠与其成直角或锐角布置,如图3(b)所示。
1.1.4斗、农渠规划布置
斗、农渠的主要任务是向各用水单位分配水量,较之干、支渠数量多、分布广,且又要深入田间。
因此,斗、农渠的规则更要结合实际,因地制宜,合理布置。
斗、农渠的规划是在干支渠规划布置的基础上进行的。
斗渠垂直支渠布置,斗渠的长度和控制面积随地形变化而变化。
1、山丘区的斗渠长度较短,控制面积较小;平原地区的斗渠较长,控制面积较大。
2、平原地区斗、农渠宜相互垂直。
斗渠长度宜为1000~3000m,间距宜为400~800m。
农渠是末级固定渠道,控制范围为一个耕作单元。
农渠长度应根据机耕等要求确定,在平原地区宜为400~800m,间距宜为100~200m;山丘区农渠的长度和控制面积较小。
1.2渠系建筑物的选型与布置
灌溉渠系上的一系列水工建筑物称为渠系建筑物。
它们是灌溉系统必不可少的重要组成部分,没有或缺少渠系建筑物,就不能按需要控制水流和合理分配水量,而且可能影响有效灌溉面积和工程效益。
所以,必须做好渠系建筑物的选型与布置。
1.2.1渠系建筑物选型与布置原则
1、尽量采用定型设计和装配式建筑物。
渠系建筑物的规模一般不大,但数量多、分布广,
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