农田水利学第四章灌溉渠道系统[].ppt

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,渠 道,CANAL,1,内蒙古河套灌区,河南人民胜利渠灌区,2,山东位山灌区,3,江苏苏南地区,4,日本的渠道,5,日本的渠道,6,日本的渠道,7,日本的渠道,8,日本的渠道,9,日本的渠道,10,日本的渠道,11,日本的渠道,12,日本的渠道,13,日本的渠道,14,日本的渠道,15,丽江古城的渠道,16,丽江古城的渠道,17,丽江古城的渠道,18,丽江古城的渠道,19,丽江古城的渠道,20,丽江古城的渠道,21,丽江古城的渠道,22,丽江古城的渠道,23,第四章 灌溉渠道系统,第一节 灌溉渠系规划,第二节 田间工程规划,第三节 灌溉渠道流量推算,第四节 灌溉渠道纵横断面设计,第五节 渠道防渗,24,灌溉系统的组成,拦河坝,冲沙闸,进水闸,节制闸,排沙渠,干 渠,斗 渠,支 渠,农渠,农沟,支 沟,斗 沟,干 沟,容泄区,退水渠,泄水闸,渠首工程,输配水工程,固定渠道：,干、支、斗、农,临时渠道：,毛渠等,田间工程,25,第一节 灌溉渠系规划,规划原则,干支渠的规划布置形式,斗、农渠的规划布置,渠线规划步骤,渠系建筑物的规划布置,26,灌溉渠道的规划原则,1,）尽量将干、支渠布置在较高地带，以便控制最大的灌溉面积；,2,）与土地利用规划、农业区划密切结合，并适当考虑行政区划；,3,）与排水沟的布置相配合，统一布局；,4,）渠线尽可能短直，以减少占地和工程量；,5,）确保渠道工程安全可靠；,6,）斗、农渠的布置要满足机耕要求；,7,）要考虑综合利用,27,干、支渠的规划布置,（一）山区、丘陵区灌区,水库,山塘,河,流,地形特点：,地形复杂，岗冲交错，坡度较陡,地面高程较高,耕地分散，很少有大片集中耕地,28,渠道布置特点：,1),渠道位置高，自流水头容易保证；,2),渠线较长，多弯曲，多填挖方，多建筑物，工程量大；,3),受山洪威胁大，应设置防洪泄洪设施；,4),山丘区塘堰及小型水库多，渠道布置应考虑与之相通，形成,长藤结瓜,系统。,干、支渠的规划布置,（一）山区、丘陵区灌区,29,渠道布置形式：,1.,干渠沿等高线布置,多见于分水岭与山溪或河流间的狭长地带,渠线长而缓,2.,干渠沿主要分水岭布置,多见于浅丘岗地,比降由地面坡度决定,干、支渠的规划布置,（一）山区、丘陵区灌区,30,水库,山塘,河,流,渠道布置,31,水库,山塘,河,流,渠道布置,32,水库,山塘,河,流,干,渠,支,渠,渠道布置,33,干、支渠的规划布置,（二）平原型灌区,地形特点：,地形开阔平坦,;,耕地集中，面积较大,山前平原：,靠近山麓，地势较高，排水条件好；,冲积平原：,位于河流中下游平原坡水地区，地面坡度,平缓，地下水位较高。,渠道布置：,干渠多沿等高线布置，支渠垂直等高线,河,流,干,渠,一支渠,二支渠,三支渠,34,干、支渠的规划布置,（三）圩垸型灌区,地形特点：,分布于沿江、湖滩地和三角洲地区，地形平坦低洼；,多河湖港汊，水网密集；,汛期外河水位常高于圩内地面，四周有圩堤，四周高，中间低,渠系布置：,以排为主，兼顾灌溉；,一般提排提灌，少有自流排灌,35,斗、农渠的规划布置,考虑因素：,农业耕作与机械化,地形,灌排条件,土壤,土地平整,规 格：,斗渠 长,3000-5000m,，宽,500-1000m,（平原地区）,农渠 长,500-1000m,，宽,200-400m,36,斗、农渠的规划布置,灌排沟渠布置形式,相间布置,相邻布置,支 渠,支 渠,斗 渠,斗 沟,斗 渠,斗 沟,农渠,农渠,农沟,农沟,37,渠系建筑物的规划布置,1,引水建筑物：,2,配水建筑物：,3,交叉建筑物：,4,衔接建筑物：,5,泄水建筑物：,6,量水建筑物：,进水闸,分水闸、节制闸,遂洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、桥梁,跌水、陡坡,溢流堰、泄水闸、退水闸、退水渠,巴歇尔量水槽,38,1,引水建筑物：,渠系建筑物的规划布置,39,渠系建筑物的规划布置,2,配水建筑物：,40,渠系建筑物的规划布置,3,交叉建筑物：,41,渠系建筑物的规划布置,4,衔接建筑物：,42,渠系建筑物的规划布置,6,量水建筑物：,43,第二节 田间工程规划,最末一级固定渠道（农渠）和固定沟道（农沟）之间条田范围内的临时沟渠、田间道路、稻田的格田和田埂、土地平整等。,意义：,发挥灌排工程效益,提高农作物产量,节约用水,提高劳动生产率,现状：,薄弱环节,不规范、不配套,44,田间工程实施前后,45,46,田间渠系布置,纵向布置,横向布置,灌水方向与农渠垂直,农渠,-,毛渠,-,输水垄沟,-,灌水沟（畦）,较复杂地形,灌水方向与农渠平行,农渠,-,毛渠,-,灌水沟（畦）,地面坡向一致，坡度较小地形,47,稻田区的格田,田埂：高,20-30cm,宽,30-40cm,格田：长,100-150m,宽,15-20m,斗 渠,斗 沟,农渠,农沟,田埂,排水口,进水口,48,第三节 灌溉渠道流量推算,一、灌溉渠道流量概述,二、灌溉渠道水量损失,三、渠道的工作制度,四、渠道设计流量推算,五、渠道最小流量和加大流量的计算,49,一、灌溉渠道流量概述,设计流量,最小流量,加大流量,设计渠道断面及渠系建筑物的主要依据,实际运行过程中，渠道流量是变化的,满足灌溉设计标准条件下用水要求的最大流量（毛流量）,灌溉设计标准条件下，渠道工作过程中输送的最小流量，校核水位,渠道运行过程中可能出现的最大流量，确定渠堤堤顶高程,50,二、灌溉渠道水量损失,渠道水量损失,渠道水面蒸发损失,渠床渗漏损失,闸门漏水和渠道退水,5%,，忽略,管理上予以限制，设计时一般不考虑,不可避免，设计时要考虑,51,影响渠道渗漏损失的因素,渠床土壤性质,地下水埋深及出流条件,渠道输水时间,渠道断面形式和尺寸,52,输水损失的估算,经验公式,经验系数,53,经验公式估算渠道输水损失,每公里渠道,输水损失系数,渠床土壤,透水系数,渠床土壤,透水指数,渠道损失流量,渠道长度,54,2024/12/15 周日,55,有地下水顶托时的渠道输水损失,防渗渠道的输水损失,地下水顶托修正系数,防渗折减系数,56,经验系数估算渠道输水损失,渠道水利用系数,渠系水利用系数,Q,n,Q,g,57,田间水利用系数,灌溉水利用系数,经验系数估算渠道输水损失,58,三、渠道的工作制度,续灌,轮灌,集中编组,插花编组,在一次灌水延续时间内自始自终连续输水,同一级渠道在一次灌水延续时间内轮流灌水,加大输水流量、缩短输水时间、减少输水损失,59,四、渠道设计流量推算,L,支,L,斗,n,k,干 渠,支 渠,斗 渠,水 源,60,轮灌渠道的设计流量,1,自上而下分配末级续灌渠道的田间净流量,（,1,）计算支渠（末级续灌渠道）的设计田间净流量,（,2,）由支渠分配到每条农渠的田间净流量,61,2,自下而上推算各级渠道的设计流量,（,1,）计算农渠的净流量,（,2,）推算各级渠道的设计流量（毛流量）,62,续灌渠道的设计流量,O,A,B,C,Q,1,Q,2,Q,3,Q,4,水 源,L,1,L,2,L,3,63,干 渠,一 支,一 斗,水 源,二 支,三 支,二 斗,三 斗,O,A,B,C,（,0+000,）,（,1+500,）,（,3+300,）,（,5+700,）,渠道设计流量推算例题,64,干 渠,一 支,一 斗,水 源,二 支,三 支,二 斗,三 斗,O,A,B,C,（,0+000,）,（,1+500,）,（,3+300,）,（,5+700,）,1,推求典型支渠（三支渠）及其所属斗、农渠的设计流量,（,1,）农渠的设计流量,三支渠的田间净流量,65,干 渠,一 支,一 斗,水 源,二 支,三 支,二 斗,三 斗,O,A,B,C,（,0+000,）,（,1+500,）,（,3+300,）,（,5+700,）,农渠的田间净流量,农渠的净流量,66,干 渠,一 支,一 斗,水 源,二 支,三 支,二 斗,三 斗,O,A,B,C,（,0+000,）,（,1+500,）,（,3+300,）,（,5+700,）,农渠每公里输水损失系数,农渠毛流量,67,（,2,）斗渠的设计流量,68,（,3,）支渠的设计流量,69,2,计算典型支渠（三支渠）,的灌溉水利用系数,70,3,计算一、二支渠的设计流量,（,1,）一、二支渠的田间净流量,71,（,2,）一、二支渠的设计流量,72,干 渠,一 支,一 斗,水 源,二 支,三 支,二 斗,三 斗,O,A,B,C,（,0+000,）,（,1+500,）,（,3+300,）,（,5+700,）,4,推求干渠各段的设计流量,（,1,）,BC,段设计流量,73,（,2,）,AB,段设计流量,74,（,3,）,OA,段设计流量,75,五、渠道最小流量和加大流量的计算,渠道最小流量,渠道加大流量,以最小灌水率为依据，方法同设计流量,加大系数,设计流量,76,第四节 灌溉渠道纵横断面设计,一、渠道纵横断面设计原理,二、梯形渠道横断面设计方法,三、渠道横断面结构,四、渠道的纵断面设计,77,一、渠道纵横断面设计原理,纵横断面设计必须满足：,通过所需要的流量,水位要保证下级渠道的取水,纵横向稳定,经济、安全,78,一般按明渠均匀流公式设计,渠道过水断面面积,谢才系数,水力半径,渠底比降,渠床糙率系数,79,水力最佳断面,设计流量,Q,、比降,I,、糙率系数,n,相同的情况下过水断面积最小的渠道断面,经济断面,圆形断面,梯形断面,80,渠道设计的依据,渠底比降,渠床糙率系数,渠道的边坡系数,渠道断面的宽深比,渠道的不冲不淤流速,81,渠底比降,影响到工程造价和控制面积,影响因素,地面坡度,下级渠道的水位要求,渠床土质,水流含沙量,设计流量,一般根据经验初选，然后试算确定,82,渠床糙率系数,取值应符合实际,重要工程要通过试验确定,反映渠床粗糙程度的技术参数,影响工程造价、输水能力、渠道水位,83,渠道的边坡系数,m,1,影响渠道稳定,根据渠床土质、渠道深度等选定,84,渠道断面的宽深比,渠道底宽与水深的比值,影响渠道工程量和渠床稳定,工程量最小,水力最优断面,断面稳定,过深窄，易冲刷；,过宽浅，易淤积,85,多沙河流引水（陕西）,Q1.5m,3,/s,Q=1.5-50m,3,/s,C.A.,吉尔什康公式,(,前苏联,),美国垦务局,86,渠道的不冲不淤流速,v,cd,v,d,v,cs,（临界）不冲流速,渠床土壤性质,水流含沙情况,渠道断面水力要素,C.A.,吉尔什砍公式,（临界）不淤流速,87,渠道水力计算,确定渠道过水断面的水深,h,和底宽,b,一般断面的水力计算（试算法）,水力最优梯形断面的水力计算,88,一般断面的水力计算（试算法）,假设,b,、,h,值,计算过水断面的水力要素,计算渠道流量,结束,校核渠道,输水能力,校核渠道流速,YES,YES,NO,NO,取整数,b,，,h=b/,v,cd,v,d,v,cs,89,水力最优梯形断面的水力计算,90,多沙河流引水渠道断面的设计,夏季，泥沙含量高，不淤流速大,冬季，泥沙含量低，不冲流速有可能小于夏季不淤流速,一年或多年中，冲淤平衡,91,渠道过水断面以上部分的有关尺寸,渠道加大水深,安全超高,堤顶宽度,底宽已定，根据加大流量计算，并进行不冲不淤校核,92,三、渠道横断面结构,挖方,注意地面径流的侵蚀、渠坡坍塌,便于施工和管理,93,填方,易于溃决、滑坡、沉陷,注意排水、预留沉陷高度,94,半挖半填,注意挖方、填方尽可能平衡，减少工程量,挖方深度应尽量满足,95,四、渠道的纵断面设计,灌溉渠道的水位推算,渠道纵断面图的绘制,渠道纵断面设计中的水位衔接,根据灌溉水位要求，确定不同桩号处的设计水位、渠底高程、堤顶高程、最小水位等,96,控制点：较难灌到水的地面,灌溉渠道的水位推算,渠道进水口处,的设计水位,渠道灌溉范围内,控制点的地面高程,控制点地面与,附近末级固定渠道,设计水位的高差,渠道长度,各级渠道局,部水头损失,渠道比降,97,渠道纵断面图的绘制,98,渠道纵断面设计中的水位衔接,上下渠段间的水位衔接,建筑物前后的水位衔接,上下级渠道的水位衔接,99,上下渠段间的水位衔接,上下游流量相差很小时，调整宽深比，水深相同,水源水位较高时，下游按设计水位和设计水深确定渠底高程，上游渠底由下游延伸确定，上游水位由设计水深确定,水源水位较低时，上下游设计水位不变，调整上游渠底,100,建筑物前后的水位衔接,建筑物较短时,建筑物较长时,101,上下级渠道的水位衔接,以设计水位确定下级渠底高程，通过最小流量时，上级渠道设节制闸,以最小水位确定上级渠底高程，通过设计流量时，下级渠道设分水闸,102,103,第五节 渠道防渗,一、渠道防渗的意义,二、渠道防渗衬砌措施,三、渠道衬砌冻胀破坏的防治,四、衬砌渠道的横断面设计,104,一、渠道防渗的意义,减少渠道渗漏损失、节约灌溉用水,防止渠坡坍塌、增加渠床稳定性、提高渠床抗冲能力,减少糙率、加大流速、提高渠道输水能力,缩小渠道断面、减少占地,减少渠道渗漏对地下水的补给，防止盐碱化,防止渠道长草，减少泥沙淤积，节省工程维修费用,降低灌溉成本、提高灌溉效益,105,二、渠道防渗衬砌措施,土料防渗,砌石防渗,砖砌防渗,混凝土衬砌防渗,沥青材料防渗,塑料薄膜防渗,106,三、渠道衬砌冻胀破坏的防治,季节性冻土地区，土壤水分在冬季负温条件下冻结，土壤体积膨胀，使地面隆起,冻胀,主要影响因素：土壤水分、土壤温度,减轻土壤冻胀的措施,减少渠床土壤水分,置换渠床土壤,避免冬季输水,107,2024/12/15 周日,108,