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1、高标准农田项目高标准农田项目高标准农田项目高标准农田项目 水力计算课题水力计算课题 编制： 单位： 时间： 灌溉渠道的水力计算（断面设计） 高标准农田项目中常见的水力计算有哪几种？ 排水沟的水力计算（断面设计） 涵管/涵洞的水力计算（断面设计） 引水堰坝（水陂）的水力设计 灌溉渠道的水力计算（断面设计） 渠道断面 尺寸？ 渠道过水能力（流量 ） 求出 得知 渠道灌溉 面积 计算出 灌溉渠道的水力计算（断面设计） 农业 生 产灌溉 方式 同一级渠道在一次灌水延续时间内轮流输水的工作 方式。一般出现在管道灌溉中。 在一次灌水延续时间内，自始至终连续输水的方式 称为续灌。一般为万亩以上灌区的干、支渠
2、。 轮灌： 续灌： 高标准农田项目中渠道的灌溉方式大部分是采用续灌的灌水方 式，本次即针对续 灌渠道进行水力计算 灌溉渠道的水力计算（断面设计） 灌溉渠道的水力计算（断面设计） 设计灌水率的计算 : 其中： q设计灌水率，m3/（s万亩）； m作物每次灌水定额，m3/亩； 作物种植比例（%），单种作物取100%； T作物一次灌水延续时间 ，以d计； t每天灌水延续时间 ，以h计。自流灌溉灌区取24h，提水灌溉灌区考虑机 械休息，取2022h。 为最大限度的满足项目区用水需求，本项目取水稻作物用水高峰期（泡田期 ）的用水需求作为设计标 准，查农田水利学(郭元裕主编)和灌溉与排 水工程设计规 范（
3、GB5028899），泡田定额为80m/亩，灌水延续时间 取10天。 最后得出设计灌水率q为为0.926 m3/（s万亩亩） 灌溉渠道的水力计算（断面设计） 灌溉 面积 灌水 模数 灌溉水 利用系 数 设计 流量 按照灌溉与排水工程设计规 范 (GB/50288-99)规定，续灌渠道在考虑项目区 气候变化、灌区面积等可能发生变化因素时 ，应考虑加大设计 流量。 湿润地区可取小值，干旱地区可取大 值。 江西省高标标准农农田中加大流量百分比一 般取30%。 灌溉渠道的水力计算（断面设计） 前面求出了灌区的设计流量，即知道了渠道的过水流量，应不小于灌区的设计流 量。 根据渠道的过水流量算渠道的断面尺
4、寸，这里讲两种方法。 1 1、水力最佳断面法、水力最佳断面法 h水力最佳断面水深，m； n渠道糙率，查相应的规范，砼衬砌渠道一般取0.013； Q渠道设计流量，m/s； m边坡系数，矩形渠道m=0； i 渠底设计比降； b水力最佳渠底宽，m； 水力最佳断面：即通过相同流量时面积最小，或者是过水面积一定时通过 的流量最大。这种断面工程量最小，更经济。 由于矩形的水力最佳断面水深等于渠宽的一半，梯形水力最佳断面的水力半径 （过水面积/湿周）等于水深的一半。可以看出，水力最佳断面形式相对来说占 地面积比较大，对于一些现场实际情况可能不适用。 灌溉与排水工程设计规范(GB/50288-99)中防渗衬砌
5、材料糙率表 灌溉渠道的水力计算（断面设计） 2 2、试算法、试算法 试算法：首先假设底宽和水深（假定渠道宽、深应结合现场实际情况），计算过水断面的水 力要素，计算渠道的流量。然后校核渠道输水能力、校核渠道流速，若各项校核均满足要求 ，则该断面尺寸即该渠道设计尺寸；若流量或流速校核不满足设计要求，则重新假定断面尺 寸，直到流量、流速满足设计要求为止。 式中：A过水断面面积（m2）； b渠道底宽（m）； m渠道边坡系数； h渠道设计水深（m）； P湿周； R水力半径（m）； C谢才系数 ； n渠道糙率； i渠底比降； Q计算 渠道设计流量（m3/s）。 现浇砼矩形渠道 高标准农田项目中常见的灌溉渠
6、道断面形式 高标准农田项目中常见的灌溉渠道断面形式 砖衬砌矩形渠道 高标准农田项目中常见的灌溉渠道断面形式 U型槽渠道 高标准农田项目中常见的灌溉渠道断面形式 现浇砼梯形渠道 高标准农田项目中常见的灌溉渠道断面形式 T型槽渠道 高标准农田项目中常见的灌溉渠道断面形式比较 形式材料优优点缺点备备注 矩形断面 砼现浇 开挖少，占地面积小；质量较 好，渗漏小；施工和布设都不 受地形限制 现场施工比较麻烦，需要 现场搅拌混凝土，支模板 ，养护，工期加长；投资 相对要大 建议流量 Q1.0m3/s 的渠道 砖砌 开挖少，占地面积小；施工和 布设都不受地形限制；施工技 术简单，进度相对砼现浇要快 施工质量
7、不敢保证，渗 漏比砼现浇严 重 U型断面预制U型 槽 开挖少，占地面积小；施工技 术简单，进度快；最佳水力断 面形式，很经济 U型槽预制质量一般较差 ，施工运输过 程中损坏 率较高，保质期也短 建议流量 Q0.3m3/s 的小型渠道 梯形断面 砼现浇 质量较好，渗漏小；立模量少 ，施工进度相对快；较经济； 断面大，过流量大；美观 开挖较大，占地面积大； 施工和布设受地形影响较 大 建议流量 Q0.3m3/s 的渠道 预制T型 槽 施工技术简单，进度快；较经 济 T型槽预制质量得不到保 证，后期维修比较困难 排水沟的水力计算（断面设计） 排水沟断 面尺寸？ 排水沟泄流能力（流量 ） 求出 得知
8、排水沟的排 涝面积（ 集雨面积 ） 计算出 排水沟的水力计算（断面设计） 设计排涝流量按如下公式计算求得： 式中： Q设计排涝流量，m3/s； qW排涝模数，m3/(skm2)； F控制排涝面积，km2。 根据测量 图或地形 图圈得 要计算 求得 排水沟的水力计算（断面设计） 排水沟的水力计算（断面设计） 根据江西省高标准农田建设规范（试行）中规定，水田区10年一遇1日 暴雨量，3日排至农作物耐淹深度或10年一遇3日暴雨量，5日排至农作物耐 淹深度。结合工程水文学中所说，对于100500km2的排水面积，洪峰 流量主要由1日暴雨形成；对于5005000km2的排水面积，洪峰流量一般由 3日暴雨
9、形成。参考这个条件，选出对应的暴雨历时。 如何求得 设计暴雨 量P 查看江西省暴雨 洪水查算手册 找到对应历时 的暴 雨均值等值线图 ， 查找暴雨均值P1 找到对应历时 的暴 雨变差系数等值线 图，查找变差系数 CV 由设计 频率P=10%和 Cs=3.5Cv查皮尔逊 型频率曲线模比系 数Kp值表查得Kp 设计暴雨 量P=P1Kp 以安远县为例，假设项目区主要耕地类型为水田，取排涝标 准为十年一遇一日暴雨三日排至作物耐淹深度。 由江西省暴雨水文手册，查得项目区暴雨均值 （江西省 年最大24小时暴雨均值等值线图）P1=112.3mm，Cv=0.4（江 西省年最大24小时暴雨变差系数等值线图），由
10、设计频率 P=10%和Cs=3.5Cv查皮尔逊型频率曲线模比系数Kp值表查 得Kp=1.53 。 那么设计暴雨量P=P1Kp=112.3*1.53=171.82mm 排水沟的水力计算（断面设计） 排水沟的水力计算（断面设计） 已求出 查水稻各生育阶段灌水层深度，取均值40mm 根据有关规范和实地资料十年一遇的 24小时暴雨相应的一日蒸发量取 4.0mm。 三日排至耐淹深度，所以排涝历时取3天。 根据有关规范和实地资料十年一遇的24小 时暴雨相应的一日渗透量取3.0mm。 通过计算出排涝模数qw，代入到设计排涝流量公式中求出排涝流量。 然后根据流量值，像灌溉渠道一样推算出排水沟的断面尺寸。 根据
11、江西省高标准农田建设规范（试行）中灌溉与排水 工程的说明：排水农沟宜与灌溉农渠分离，一般不硬化，但 可采用新材料、新技术进行护坡，以防淤塞。 高标准农田项目中常见的排水沟断面形式 设计土渠均采用梯形断面，边坡系数根据土质情况确定，糙率n=0.025。按水力最 优断面以临界不冲条件为依据设计，设计平均流速控制在0.6 m/s1.0 m/s之间， 最小不小于0.3 m/s。 涵管/涵洞的水力计算（断面设计） 涵管过水断面A、湿周、水力半径R、充满度按下列公式计算求得： 涵管/涵洞的水力计算（断面设计） 引水堰坝（水陂）的水力设计 引水堰坝（水陂）的水力设计 堰坝设计时，要保证堰顶高程等于引水渠道的
12、设计水位。两边挡墙墙顶的设计高程 ，有水文资料时根据洪峰流量Q反推堰上水头H0，然后加上安全超高即得出墙顶高 程；没水文资料时，可查看河道两边洪水过后留下的痕迹或是询问当地人洪水时水 位情况，然后确定挡墙顶高程。 假设这是赣州市安远县的一个高标项目 求新修农渠-1的断面 求新修斗沟-1的断面 通过试算法，得出梯形断面底宽0.4m，设计水深0.25，安全超 高0.2m，边坡比为1:1,； 此时设计排涝流量为Q=0.057 m3/s，设计流速为0.35 m/s，流 量、流速均满足设计要求，即此断面合理。 求新修涵管3的断面 灌溉与排水工程设计规范(GB/50288-99) 高标准农田建设通则（GB/T 30600-2014） 江西省高标准农田建设规范（试行） 灌溉与排水渠系建筑物设计规范（SL 482-2011 ） 江西省暴雨洪水查算手册（2010年） 江西省农业灌溉用水定额(DB36/T619-2011) 高标准农田建设项目中涉及到的一些规范、依据 谢 谢！
