灌溉渠道设计流量计算要点

附录C

项目设计有关公式

C1 灌溉渠道设计流量计算

正常流量——设计典型年内的灌水高峰时期渠道需要通过的流量。该项为渠道纵横断面和渠系建筑物设计的依据。

加大流量——为满足特殊情况（如改变灌溉作物种植比例，扩大灌溉面积，或遇到特大旱情等），短时内加大输水的要求，而予以增大的渠道设计流量。通常是根据正常流量，适当选择加大百分数来确定，该项指标为设计渠顶高程的依据。

最小流量——在河流水源不足，种植面积减小，或给灌水定额较小的作物供水时，出现渠道最小流量。该项指标主要用于校核下一级渠道水位的控制条件和奎水建筑物位置以及校核渠道中的淤积。

C1.1 选择灌溉制度，确定灌溉方式及由支渠同时供水的下级渠道（斗、农）数目。

C1.2 确定支渠及农渠应送至田间的净流量：

Q bfn＝ωb·q n……………………… （C1）

式中：Q bnt——支渠配给田间的净流量，m3／s；

ωb＿支渠控制的灌溉面积，万亩；

q n——灌水模数（m3/s／万亩）。

Q ln＝＝Q bfn／n·k·n f……………………（C2）

式中：Q ln——农渠净流量，m3／s；

n——支渠以下同时灌水的斗渠数；

k——斗渠以下同时灌水的农渠数；

n f——田间水利用系数。

C1.3 推算各级渠道的设计流量（毛流量）：

农渠毛流量：Q LG＝Q ln＋S1·L1……………（C3）

式中：Q LG——农渠毛流量，m3／s；

Q ln——农渠净流量，m3／s；

S1——农渠每公里的渗水量，L/s／km；

L1——农渠平均灌水长度取1／2的农渠长度，km。

斗渠的毛流量：Q dG＝k·Q LG＋S a·L a…………（C4）

式中：Q dG——斗渠毛流量，m3／s；

k——斗渠以下同时灌水的农渠数；

S a——斗渠每公里的渗水量，L/s／km；

L a——斗渠最大平均工作渠段长度，km

支渠的毛流量：O bG＝n·Q dG＋S b·L b…………（C5）

式中：O bG——支渠的毛流量，m3/s

n——支渠以下同时灌水的斗渠数；

S b——支渠每公里的渗水量，L/s／km；

L b——支渠的工作长度，km。

于渠各段设计流量的推算，在求得各支渠口的毛流量后，可从最远一条支渠的取水口依次向上推算出干渠各段的设计流量。

C2 灌溉渠道横断面设计

C2.1 渠道断面宽深比

α＝b／h……………………（C6）

式中：a——渠道断面宽深比；

b——渠道底宽；

h——渠道水深。

C2.2 渠道的允许不冲、不淤流速

灌溉渠道的设计流速应小于不冲流速，大于淤积流速，其目的是保证渠床的稳定性和灌溉渠道能正常工作。

V s＜V d＜V t………………………（C7）

式中：V s——渠道允许不淤流速，m／s；

V d一渠道设计流速，m／s ；

V t——渠道允许不冲流速，m／s。

C3 灌溉渠道纵断面设计

溉渠道纵断面设计包括沿渠线的地面线、设计水位线。最高水位线、最低水位线、渠底线和渠顶线、分水口及渠系建构筑物位置等的设计。

C3.1 干、支渠要求的水位控制高程

a）各分水口的水位控制高程，可根据灌溉土地的地面高程加上渠道沿程水头损失和渠水通过各种建筑物的局部水头损失，自下而上逐级推算

B d＝A0＋H＋∑L·i＋∑φ………………（C8）

式中：B d——分水口水位控制高程，m；

A0——渠道灌溉范围内的地面参考点高程，m，地面参考点一般是指最难灌到的地面点；

H——所选参考点与该处末级固定渠道水面的高差，一般取0．l－0．2 m；

L——为各级渠道长度，m；

i——为各级渠道比降；

φ一一一为各级渠道建构筑物的水头损失，m。

b）干渠设计水面线的确定

各支渠分水口要求的水位高程确定以后，便可参考水源引水高程和干渠比降，试定干渠设计水位线，如果水源引水高程不能满足所有支渠分水口水位控制高程，应调整干渠设计水位线。常用的调整方法有两种：一为保持于渠比降，放弃分水口水位较高的支渠控制的部分高地的自流灌溉；二为将于渠比降变缓，使干渠设计水位线既能满足各支渠引水要求又不超过水源引水高程。

C3.2 渠道纵断面的水位衔接

a）渠道遇到特殊地形时应布置跌水、陡坡等衔接建筑物和渡槽、倒虹吸管。隧洞等交叉建筑物。

b）上下级渠道水位衔接。在上一级设置节制闸，抬高上一级渠道的水位；在保证自流灌溉的条件下，降低下一级渠道的渠底高程。

C4 喷灌系统设计

喷灌系统一般包括水源、动力、水泵、管道系统及喷头等部分。

C4.1 喷灌制度

a）设计灌水定额

m设＝0.1h g（P1-P2）/η水………………（C9）

式中：m设——设计灌水定额，mm；

h g一作物主要根系活动层的厚度，大田作物一般取40－66 cm；

P1——该段土层允许达到的含水量上限；

P2—灌前土层含水量下限；

η水——灌溉水的有效利用系数，一般为0，7－0．9。

b）设计灌水周期T设=m设·η水/W……………………（C10）

式中：T设——设计灌水周期，d；

m设——设计灌水定额，mm；

W——作物最大日平均耗水量，mm／d；

η水——灌溉水的有效利用系数，一般为0．7－0．9。

c）一次灌水所需时间

ρ系统=1000q／b·L （C11）

t=m设/ρ系统……………………... （C12）式中：t——一次灌水所需时间，h；

m设——设计灌水定额，mrn；

ρ系统——喷灌系统的平均喷灌强度，mm/h；

q——一个喷头的流量，m3／h；

b——支管间距，m；

L——沿支管的喷头间距，m。

C4.2 计算喷头数和支管数

n头=F·t/blT设·C………………（C13）

式中：n头——同时工作的喷灌喷头数，个；

F——整个喷灌系统的面积，m2；

T设－－设计灌水周期，d；

t——一次灌水所需时间，h；

C——一天中喷灌系统的有效工作小时数，h。

n支=n头/n支头 (14)

式中：n支头——一根支管上的喷头数；

n支——支管数。

C4.3 管道系统的水头损失

a）管道沿程水头损失

h f=fLQ m/d b………………………（C15）

b）管道局部水头损失

hξ=ξ·V2/2g…………………（C16）

式中：h f——管道沿程水头损失，m；

f——摩阻系数；

L——管道长度，m；

Q——流量，m3／h

m——流量指数；

d——管道内径，mm；

b——管径指数，各种器材f、m、b值，可从表C1查；

hξ——管道局部水头损失，m；

ξ——管道局部阻力系数；

V——管道流速，m/s；

g——重力加速度，m／s2。