灌溉渠道设计流量计算

1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：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：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/sn——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）2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。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－0．2m；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＝0.1hg（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40－66cm；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；3η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hf=fLQm/db………………………（C15）b）管道局部水头损失hξ=ξ·V2/2g…………………（C16）式中：hf——管道沿程水头损失，m；f——摩阻系数；L——管道长度，m；Q——流量，m3／hm——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。4表C1各种管材的f、m、b值管材fmb钢筋混凝土管糙率n=0.013n=0.014n=0.015旧钢管、旧铸铁管硬塑料管铝合金管1.312×1061.516×1061.749×1066.25×1060.948×1060.861×1062.002.002.001.901.771.745.335.335.335.104.774.74C4.4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失之和，m；∑h——水泵到典型喷头之间管段局部水头损失之和，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N=9.81K/η泵η传动……………（C19）式中：N——动力功率，kwK——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／sH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，并以作物的高峰用水量来作为滴灌系统设计用水率。作物的高峰用水量可用下面两种方法计算。a）利用地面灌溉（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／dEd——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：5W＝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——作物生长期最大参照腾发量，mm／d；Kr——覆盖率影响系数；Ks——与土壤质地有关的损失系数，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1.00；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根据水量平衡计算确定。a）轮灌区划分应遵循以下原则：轮灌区同作物、等面积划分原则；不同作物、等流量原则；系统稳定高效用泵原则；经济原则；方便管理原则。b）控制面积确定：滴灌系统种相同作物（轮灌区面积相等）。ω＝1.5·10-3mA·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滴灌系统布置设计a）滴灌设计布置主要包括：首部枢纽、输配水管网、管网辅助部件及毛管布置。b）首部枢纽：以输水距离短、省工、省材，交通和管理方便为原则，一般宜布置于水源处。C）输配水的干、支管；应根据水源、地形。作物分区及毛管布置确定。平坦地区，干、支管应双向控制；丘陵地区，干管宜沿山脊布置，支管宜垂直于等高线。d)管网辅助部分：包括排气阀、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：毛管根据作物特性、土壤性质、水质和农业技术等设计布置毛管间距、滴头流量和位置。毛管布置应因地制宜。C5．4滴灌系统水力设计滴管系统水力设计包括滴头、输配水管路、压力源的设计计算。a)滴头，滴头设计而根据作物需水量．保证给作物根区提供充足的水量。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/dT——灌水周期，dt——每次灌水时间，h；Ea一滴灌水利用效率，一般可达到90％－95％；6n——点源滴头为每棵树所配滴头（个），线源滴头为其长度，m。b）输配水系统：毛管：毛管流量按下式计算nQm=∑qi………………………（C25）i=1式中：Qm——毛管进口流量，L/hn——毛管上滴头数，线源滴头为毛管长度，m；qi——毛管进口流量，L/h，线源滴头单位流量，L/hm。根据流量计算确定毛管管径。支管：单向配水其任一段管上流量为：pQzp=∑Qim（p＝n，n‐1，…，1）……(C26)i=n式中：Qzp一第i条毛管进口流量；n—支管上最末一条毛管号。双向配水，其任一段管上流量为：pQzp=∑(Qimz+Qimy)………………（C27）i=n式中：Qimz、Qimy一分别为第i条毛管左边毛管和右边毛管的进口流量。根据流量计算确定支管管径。干管：干管流量应根据轮灌或随机取水方式确定干管流量，根据流量设计干管直径。C）压力源：压力源可以是水泵、水塔、高位水池（箱）、自流井或自来水管道，按因地制宜、经济原则设计。C6排水沟设计流量计算排水沟设计流量分排涝设计流量（最大设计流量）和排渍设计流量（日常设计流量）。C6.1排涝设计流量（最大设计流量）排涝设计流量为：Q涝＝q涝F………………（C28）式中：Q涝——排涝设计流量，m3／s；q涝——排涝模数，m3／s/km2；F——排涝面积，km2。设计排涝模数主要与设计暴雨历时、强度和频率、排涝面积。排水区形状、地面坡度、植被条件和农作物组成、土壤性质、地下水埋深、河网和湖泊的调蓄能力、排水沟网分布情况和排水沟底比降等因素有关，可根据排水区的具