灌溉渠道设计流量计算

附 录C 工程设计有关公式 C1 灌溉渠道设计流量计算 正常流量——设计典型年内的灌水颠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。通常是按照 正常流量，适中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——在河流水源缺乏，种植面积减小，或给灌水定额较小的作物供水时，呈现渠道最小流量。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： Qbfn＝ωb·qn……………………… 〔C1〕 式中：Qbnt——支渠配给田间的净流量，m3／s； ωb＿支渠控制的灌溉面积，万亩；

qn——灌水模数〔m3/s／万亩〕。 Qln＝＝Qbfn／n·k·nf……………………〔C2〕 式中：Qln——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； nf——田间水操纵系数。 C1.3 推算各级渠道的设计流量〔毛流量〕： 农渠毛流量：QLG＝Qln＋S1·L1……………〔C3〕 式中：QLG——农渠毛流量，m3／s； Qln——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：QdG＝k·QLG＋Sa·La…………〔C4〕 式中：QdG——斗渠毛流量，m3／s； k——斗渠以下同时灌水的农渠数； Sa——斗渠每公里的渗水量，L/s／km； La——斗渠最大平均工作渠段长度，km 支渠的毛流量：ObG＝n·QdG＋Sb·Lb…………〔C5〕 式中：ObG——支渠的毛流量，m3/s n——支渠以下同时灌水的斗渠数； Sb——支渠每公里的渗水量，L/s／km； Lb——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，其目的是包管渠床的不变性和灌溉渠道能正常工作。 Vs＜Vd＜Vt………………………〔C7〕 式中：Vs——渠道允许不淤流速，m／s； Vd一渠道设计流速，m／s ； Vt——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罗 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，可按照 灌溉地盘的地面高程加上渠道沿程水头损掉和渠水通过各种建筑物的局部水头损掉，自下而上逐级推算 Bd＝A0＋H＋∑L·i＋∑φ………………〔C8〕 式中：Bd——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掉，m。 b〕干渠设计水面线确实定 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克不及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局部高地的自流灌溉；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安插跌水、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；在包管自流灌溉的条件下，降低下一级渠道的渠底高程。 C4 喷灌系统设计 喷灌系统一般包罗 水源、动力、水泵、管道系统及喷头等局部。 C4.1 喷灌制度 a〕设计灌水定额 m设＝g〔P1-P2〕/η水………………〔C9〕 式中：m设——设计灌水定额，mm； hg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——灌溉水的有效操纵系数，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——灌溉水的有效操纵系数，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 管道系统的水头损掉 a〕管道沿程水头损掉 hf=fLQm/db………………………〔C15〕

b〕管道局部水头损掉 hξ=ξ·V2/2g…………………〔C16〕

式中：hf——管道沿程水头损掉，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——管道局部水头损掉，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。 表C1各种管材的f、m、b值 管 材 f m b 钢筋混凝土管 糙率 旧钢管、旧铸铁管 硬塑料管 铝合金管 1.312×106 1.516×106 1.749×106 6.25×106 0.948×106 0.861×106 2.00 2.00 2.00 1.90 1.77 1.74 5.33 5.33 5.33 5.10 4.77 4.74

C4.4 水泵选择 a〕喷灌系统设计最大流量 Q= n·q……………………〔C17〕 式中：q——系统设计流量，m3／s； n——喷头数量，个； q——单个喷头的流量，m3／s。 b〕喷灌系统的设计水头 H=H头＋∑hw＋∑h＋V……………〔C18〕 式中：H——喷灌系统设计总水头，m； H头——喷头设计工作压力，m； ∑hw——水泵到典型喷头之间管段沿程损掉之和，m；

∑h——水泵到典型喷头之间管段局部水头损掉之和，m； V——典型喷头高程与水源水面的高差，m。 C4.5 动力功率计算

泵η传动……………〔C19〕 式中：N——动力功率，kw K——动力备用系数一般为1．l－1．3； η泵——水泵效率，可查不同型号水泵性能资料获得； η传动——传动效率0．8－0．95。 γ——水容重，t／m3；

Q泵——水泵流量，m3／s H泵——水泵扬程，m。 C5 滴灌系统设计 C5.1 滴灌系统设计用水率确定 滴灌系统设计用水率可按试验或地面〔或喷灌〕经验确定，在无试验资料时，应通过计算确定，并以作物的颠峰用水量来作为滴灌系统设计用水率。作物的颠峰用水量可用下面两种方法计算。 a〕操纵地面灌溉〔或喷灌〕最高耗水率估算： W=Ed·A·Kr……………………〔C20〕 式中：W——滴灌设计用水率，即计算面积的设计用水，L／d Ed——地面灌溉〔或喷灌〕最高耗水率，mm/d； A——计算面积〔树为行距X株距，瓜菜为毛管长度X毛管间距〕，m2； Kr——覆盖率影响系数。 b〕参照作物腾发量计算： W＝Kc·ET0·Kr·Ks·A……………〔C21〕 式中：W——滴灌设计用水率，L／d； Kc——作物系数，取决于作物种类和气候，一般通过试验求得； ET0——作物生持久最大参照腾发量，mm／d； Kr——覆盖率影响系数； Ks——与土壤质地有关的损掉系数，表层土为轻质土、底土为石砾石的土壤取1．15，砂土取1．05，粘土取； A——计算面积〔树为行距X株距， 瓜菜为毛管长度X毛管间距〕，m2。 C5.2 滴灌系统控制面积确定 滴灌系统面积控制应按照 水量平衡计算确定。 a〕轮灌区划分应遵循以下原那么：轮灌区同作物、等面积划分原那么；不同作物、等流量原那么；系统不变高效用泵原那么；经济原那么；便利办理原那么。 b〕控制面积确定：滴灌系统种不异作物〔轮灌区面积相等〕 。ω＝1.5·10-3m A·N………………〔C22〕 式中：ω——滴灌系统控制面积，亩； A——轮灌区作物的计算面积〔树的行距X株距，瓜菜的毛管长度X毛管间距〕，m2； N——轮灌区数目； m——轮灌区计算面积个数。 滴灌系统种不同作物〔轮灌区面积不等〕 ω＝1.5·10-3∑mi·Ai………………〔C23〕

式中：。ω——滴灌系统控制面积，亩； Ai——第i轮灌区作物的计算面积； N——轮灌区数目； mi——第i轮灌区计算面积个数。 C5.3 滴灌系统安插设计 a〕滴灌设计安插主要包罗 ：首部枢纽、输配水管网、管网辅助部件及毛管安插。 b〕首部枢纽：以输水距离短、省工、省材，交通和办理便利为原那么，一般宜安插于水源处。 C〕输配水的干、支管；应按照 水源、地形。作物分区及毛管安插确定。平坦地域，干、支管应双向控制；丘陵地域，干管宜沿山脊安插，支管宜垂直于等高线。 d)管网辅助局部：包罗 排气阀、闸阀、调压阀、流量调节器等。干、支管较高处宜安装进排气阀；干、支管进口处安装闸阀；支管进口处安装流量调节器。 e〕 毛管：毛管按照 作物特性、土壤性质、水质和农业技术等设计安插毛管间距、滴头流量和位置。毛管安插应因地制宜。 C5．4 滴灌系统水力设计 滴管系统水力设计包罗 滴头、输配水管路、压力源的设计计算。 a) 滴头，滴头设计而按照 作物需水量．包管给作物根区提供充沛的水量。滴头流量按下式计算： Od＝WT/t·Ea·n……………〔C24〕 式中，Od——所需滴头流量．点源滴头，L/h·个，线源滴头，L/h·m； W——设计用水率，点源滴头，L/d线源滴头，L/d T——灌水周期，d t——每次灌水时间，h； Ea一滴灌水操纵效率，一般可达到90％－95％；