灌排渠道工程计算方法

对项目区的灌溉渠道进行衬砌，并新建一部分梯形渠道。其中干支渠采用梯形渠道，上宽分别为4.5m和2.0m；斗渠和农渠分别采用U80和U60现浇混凝土衬砌，衬砌厚度6cm，具体的梯形断面渠道典型设计和防渗U型断面渠道典型设计如下。

（2） 防渗U型渠道典型设计

① 设计灌溉保证率的确定

根据项目区水系状况、水资源和水文气象的实际情况，依据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），本次溧阳市高标农田建设工程规划采用的设计灌溉保证率为75%。

② 设计灌溉模数的确定

项目区农作物以水稻、小麦、蔬菜、特种经济作物为主，由于水稻的需水量比其它的农作物大的多，而且水稻灌溉用水时，其它作物的需水量较小，因此项目区的设计灌溉模数可以按水稻的需水量计算。在水稻的泡田期和全生育区中，泡田区的为用水高峰，因此设计灌水模数按泡田定额计算。溧阳市别桥镇的泡田定额取100 m3/亩，水稻田种植比为88%，水稻栽插期T=6d，提水灌区机泵每天运行时间为20-22h,取t=20h，则设计灌水模数为：

= 2.037 m3/（s·万亩）

③ 渠系布置

项目区规划在斗渠口修建提水泵站，灌溉渠道分斗、农二级固定渠道，田面灌水采用畦灌，斗、农渠均实行续灌。项目区的各个提水泵站斗控制的灌溉面积大致相等，选择项目规划区北侧，红星河、兴隆河三排河之间的灌溉面积作为典型设计区。典型设计区斗渠控制面积1100亩，农渠灌溉控制面积120亩。

④ 渠道设计流量的确定

参照《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），渠道设计流量依据种植面积、灌水模数和渠系水利用系数确定。渠道设计流量推算如下：

斗渠的设计流量：

渠系水利用系数取

 m3/s

农渠设计流量：

农渠水利用系数，田间水利用系数

 m3/s

⑤ U渠道断面计算

由斗、农渠的设计流量，设计斗、农渠U砼渠道断面：

已知条件，渠道的设计流量，渠道糙率系数，斗、农渠纵坡比降为：、。

式中：——直线段外倾角为时的系数，时取;

  ——直线段的倾斜角；

  ——渠道的设计流量，m3/s;

——圆弧半径，m；

——过水断面，m2。

考虑混凝土现场施工的方便，采用，斗渠采用U80型渠道，农渠采用U60型渠道，计算表格如下：

表6-2  斗、农渠断面设计

表6-3  加大流量校核

新建U60衬砌渠道9.35公里；新建U80衬砌渠道14.40公里。

(1)梯形渠道典型设计

选择项目规划区北侧，红星河、兴隆河三排河之间的灌溉面积作为典型设计区。典型设计区支渠控制面积3000亩，

渠系水利用系数取

 m3/s

由典型支渠的设计流量，设计支渠梯形混凝土渠道断面：

已知条件，渠道的设计流量，渠道糙率系数，支渠渠道的边坡系数，纵坡比降为：。

断面水力计算按明渠均匀流公式进行计算：

式中：   A——渠道过水断面面积，m2；

C——谢才系数，

R——水力半径，m；

b——渠道底宽，m；

P——湿周，m。

计算步骤：

计算渠道的设计水深 

假设b。

计算渠道过水断面的水力要素  根据b 、h值计算相应的过水断面面积A、湿周P、水力半径R和谢才系数C，

计算渠道流量  

校核渠道输水能力  上面计算的渠道流量是假设b 、h值相应的输水能力，一般不等于渠道的设计流量（Q），通过试算，反复修改b 、h值，直至渠道计算流量等于或接近渠道设计流量为止。要求误差不超过5﹪，即设计渠道断面应满足的校核条件是：

校核渠道流速

渠道的设计流速应满足前面提到的校核条件：

如不满足流速校核条件，就要改变渠道的h或b，重复上面的计算步骤，直到即满足流量条件又满足流速校核条件为止。

设计过程如下表：

表6-3  加大流量校核

① 设计资料

选择小坝泵站为典型泵站设计，该泵站适用于灌溉面积为2500亩左右，灌水模数在2.037m3/(s 万亩)，泵站灌溉流量为1833.3 m3/h。站址处河道断面：河底高程▽5.0m，地面高程▽7.0m，常水位▽5.6m，枯水位▽5.2m。

③ 水泵选型

由水泵控制灌溉面积和净扬程，确定水泵的型号。典型设计区设计流量Q=0.170m3/s ,净扬程3.3m。

管路局部阻力参数

阻力系数：喇叭口 出口段 拍门

 s2/m5

  m

管路沿程阻力损失参数：

 m

L——管长，20 m；

Q——流量，m2/s；

n——管道粗糙系数，取0.012；

d——管道内径，m。

水泵的总扬程：。由于该泵站还要兼顾给塘马水库补水，综合考虑该泵站为3台水泵，型号为12HBC2-40，灌溉流量分别为780 m3/h。转速980r/min，叶轮直径341mm，抽功率17.7kW，效率。

项目区的各个泵站控制面积大致相同，地形高差变化很小，流量和扬程变化小，因此各个泵站均按典型区设计选择水泵型号。