小型农田水利工程之灌渠的设计问题探讨

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中图分类号：TV133 文献标识码：A文章编号：1008-925X(2012)02-0119-01

摘要：小型农田水利建设是农业发展的最基础的条件，是实施农业可持续发展的关键，健全的农田水利建设体系和完善的管理措施，将很大程度上缓解自然灾害给人民群众生活带来的不便，减少农业生产的损失。本文阐述了灌渠的断面设计，通过水力计算的实例，更好地了解灌渠设计的步骤。

关键词：水利工程；灌渠设计

农田水利建设是农业水利体系的重要内容，也是农业水利体系各级水利网络中最直接惠泽百姓，并和老百姓生活、农村的经济发展息息相关，农业水利工程对存蓄降雨、调剂用水、保障和促进农业生产有着至关重要的作用。下面就小型农田水利工程的灌渠设计进行讲解。

设计渠道，首先要确定渠道引水流量，然后进行渠道的断面设计，包括横断面设计和纵断面设计。接着画断面图，计算工程量，打概算，最后就是写初设报告。

1 渠道引水流量的确定

渠道引水流量是灌区农田灌溉净流量和渠道损失流量的总和。它与河源水量大小、灌区内部的水源条件、灌区作物种类、种植面积、农田土质、灌水定额、灌区气候、渠道长短等因素有关。渠道引水量的计算：应根据作物的灌溉制度及所控制的灌溉面积，按照同一时期不同作物同时用水量最多的情况计算，其计算公式如下：

Q=灌水定额（立方米/亩）×亩数灌溉天数×一昼夜的秒数（86400）×渠有效利用系数

渠系有效利用系数，是考虑渠道的渗漏和蒸发损失等因数的一个系数，一般干渠可采用 0.5～0.7；支渠采用 0.6～0.8；渠道衬砌时可提高到 0.8～0.9。

2 渠道设计

2.1 渠道水位高程的确定。渠道的水位高程，是根据灌区内地面参考点的高程和各级渠道的沿渠水头损失确定的。沿渠水头损失包括渠道比降损失和通过渠道建筑物的水头损失。

2.2 渠道横断面设计。渠道引水量确定后，即可进行渠道断面设计。渠道断面采用的尺寸在流量一定时，它与流速、比降等因素有关。

2.3 渠堤顶宽及其构造。渠堤宽度根据交通和运行管理、施工、稳定等要求综合分析确定。对于挖方段，有交通一侧堤顶宽采用5.0m，另一侧为2.0m；对于填方段，有交通要求的一侧按6.0m设置，另一侧为4.0m。针对干渠的实际，将右侧渠堤按交通要求对待。有交通一侧的渠堤采用碎石路面结构，碎石路面宽度4.0m，厚度15cm。

考虑到与现状道路的连接，黄羊滩养殖场西侧干渠左堤在54+625～55+449段宽度调整为6m，并铺设4.0m宽碎石路面。二期干渠须从闽宁镇中部通过，为方便渠堤两侧居民的出行，在桩号49+551～53+162段左堤铺设15cm厚碎石路面。

干渠穿越闽宁镇，为保证居民的安全，同时结合社会主义新农村建设的要求，在渠堤两侧布设栏杆。布设范围自桩号49+551～53+162。栏杆为钢筋混凝土结构，由栏杆柱和栏杆条组成。栏杆柱高度1.2m，断面尺寸0.15×0.15m，采用C20混凝土现浇；栏杆柱下部为C15混凝土现浇基础，高度0.5m，断面尺寸0.45×0.45m，顶部与渠堤顶部同高。栏杆柱顺水流方向每2m一个，左右对称布置。栏杆柱之间采用两根栏杆条连接；栏杆条为C20混凝土预制，单根长度1.96m，断面尺寸0.11×0.08m。

2.4 渠床糙率。渠床糙率与渠道土壤、地质条件、施工质量及维修养护有关，还与通过渠道的流量、含沙量等因素有关。本次设计渠床糙率主要根据《灌溉排水工程设计规范》建议的不同性质渠床糙率表以及宁夏引黄灌区同类工程的设计和运行经验，综合分析确定。对于全断面砼预制板砌护渠道，取n=0.017。

2.5 渠道比降。渠道比降按经验公式计算，并结合现状综合分析确定。

根据《灌溉排水工程设计规范》推荐的比降计算公式，干渠为浑水渠道，渠道比降按下式计算：

i=0.275n2?(ρω)3/5/ Qh1/4

式中：ρ――浑水渠道水流挟沙能力，经计算取13.94kg/m3；

ω――泥沙沉降速度，取0.384mm/s；

n――渠床糙率，取0.017；

Qh――浑水渠道设计流量，取Qh＝18.0～13.0m3/s。

经计算，对于渠道输水的泥沙粒径0.025mm，干渠纵比降计算值为1/9472～1/8732，参考同等规模的衬砌渠道，一般为1/8000～1/4000本设计采用1/6000～1/5000。

3 渠道纵断面设计

渠道纵断面设计，一般是与横断面设计同时进行。它包括：沿渠地面高程线、渠道正常水位线、渠道最低水位线、渠底高程线以及渠道堤顶高程线、分水口位置以及渠道建筑物设置等的内容。渠道的纵断面设计图，首先是根据渠道的平面布置图，按不同里程相应的地面高程，在纵断面图上绘出地面高程线。然后参照水源或上一级渠道水位高程、沿渠底面坡降、各分水点所要求的水位高程，根据一定的比降(指渠底比降，与水力计算中所采用的水力比降i相同)，绘出正常水位线。有了正常水位线，便可根据渠道的正常，绘出渠底高程线，接着按最小水深、加大水深和渠道超高，平行于渠底线向上绘出最低水位线、加大水位线和堤顶高程线。在满足下一级渠道分水点所要求的水位高程前提下，在上一级渠道的地面坡度很陡或有突变之处，可以结合综合利用的需要，具体选择跌水和陡坡，并确定其高差及位置。上一级渠道向旁侧分出水量时，除应保证在正常流量下顺利向下级配水外，还必须保证在最小流量时，也能满足下级渠道引水的要求，这样往往就需要修建节制闸。渠水通过沿渠的节制闸及其他渠道建筑物(如渡槽、倒虹管、涵洞等)的水头损失，必须加以估算，并表达在纵断面图上。

4 结语

在灌渠的设计中，过水断面尺寸的确定，主要是合理选定渠道断面的边坡、渠底底宽b、渠中水深h和超高ΔH。这些关系到灌溉效益、工程造价等问题，所以一定要深入现场，充分了解原始资料，才能计算出精确的引水流量，进行合理的断面设计。