一個完整的工程施工圖，需包括平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖。這是因為我們工程制圖是建立在畫法幾何的正投影法理論基礎(chǔ)上的，這種投影圖不像中學(xué)數(shù)學(xué)立體幾何的軸測投影法（其中的一種，叫斜二測投影法）和美術(shù)上的中心投影法那樣直觀形象，但表達最為精確，所以工程上普遍采用。正投影圖一般要求三面投影，就可以準確的定位一個物體或工程，即正視圖（正面投影）、俯視圖（水平投影）、側(cè)視圖（側(cè)面投影）。在工程上，即所謂平立剖。渠道系統(tǒng)的平面圖，除了單條渠道的平面投影，還涉及渠系的平面布局，即所謂的總平面布置圖。這屬于灌區(qū)工程規(guī)劃的范疇，以后再另外介紹。本文主要講灌溉渠道的縱斷面和橫斷面設(shè)計。1、設(shè)計標準 在《XX省土地治理項目水量平衡分析》中，就多次提到設(shè)計標準的問題。同樣的，在渠道工程的設(shè)計，乃至所有工程的設(shè)計中，都要以設(shè)計標準為前提，后面的設(shè)計計算都是根據(jù)這個標準來的。2、灌溉保證率灌溉保證率就是灌溉渠道的設(shè)計標準。灌溉保證率是指：預(yù)期灌溉用水量在多年灌溉中能夠得到充分滿足的年數(shù)的出現(xiàn)機率。它等于：設(shè)計灌溉用水量全部獲得滿足的年數(shù)/（計算總年數(shù)1）*100%，它是一個百分比。它的數(shù)值越大，表示保證率就越高，就代表降雨很少的枯水年份也能保證灌溉要求。這一般需要把幾十年的水文數(shù)據(jù)拿出來，然后按照降雨量從大到小進行排序，用序號除以（總年數(shù)1），這個數(shù)值越小，表示只要滿足那些降雨量多的年份就行了，數(shù)值越大，表示那些降雨量少的年份也要滿足。一般把頻率為25%的降雨年份作為豐水年,50%頻率的降雨年份作為平水年,75%頻率的年份為枯水年,接近100%的年份（一般是90%或95%）為特別枯水年。灌溉保證率定的越大，則后面的灌溉設(shè)計流量一定就越大（因為要滿足特枯年份都有水灌，特枯年份降雨稀少，要求的灌溉水就多），灌溉水源的規(guī)模和渠道斷面就要求越大，則造價相應(yīng)就比較高。這個灌溉保證率的要求在《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》3.1.2節(jié)有要求：33.2灌溉設(shè)計保證率口J根據(jù)水文氣象、水土資源、作物組成、濯區(qū)規(guī)模，灌水方法及經(jīng)濟效益等因素,按照表3.L2確定。表3.L2灌溉設(shè)諱保證率灌水方法地區(qū)作物種類灌酒設(shè)計保證率〔％）干早地區(qū)以早作為主50-75博或水資源爨酸地區(qū)以水稻為主70?8。S半干旱.半濕澗地區(qū)以早作為主70?80或水資源不趣定地區(qū)以水稻為主75?85林濕潤地區(qū)以早作為主75?曲或水資源豐富地區(qū)以水稻為主00-95噴灌■微濯若類地區(qū)殍類作物85?95注工1作物經(jīng)濟價值較盲的地區(qū)，直選用我中較大值）作物經(jīng)洌價值不高的地區(qū)可選用表中較小值02引洪淤灌系統(tǒng)的慧波設(shè)計保證率可取30%?50%.廣東省的灌溉保證率一般定為90%,除了粵西地區(qū)可以減小為85%之外（因為粵西地區(qū)地質(zhì)特征是滲透系數(shù)大，地表水蓄水困難，很多需要靠利用地下水資源，標準定的太高造價就大，不過實際設(shè)計工作中，一般還是按90%設(shè)計）。3、灌水率確定了灌溉設(shè)計保證率之后，就要計算灌水率了。什么是灌水率呢？灌水率也叫灌水模數(shù)，是指單位面積（例如以萬畝計）上所需灌溉的凈流量。利用它就可以計算灌區(qū)渠首的引水流量和灌溉渠道的設(shè)計流量。按照《灌溉排水工程學(xué)》（以前叫《農(nóng)田水利學(xué)》，可能覺得不好聽，故叫現(xiàn)名，其實是一樣的）教材上的方法，應(yīng)該這么計算：扯一句：農(nóng)田水利主要就兩條：灌溉、排水。其實市政給排水也是兩條：給水（或供水）、排水，大同小異。水不夠，農(nóng)田需要灌溉，人畜和工商業(yè)需要供水；農(nóng)田或城鎮(zhèn)水太多，需要排水；江河的水太多，防止它們造成洪災(zāi)，需要防洪。這一下已經(jīng)說了水利的四個方面，另外水利還有水力發(fā)電、航運、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水土保持、旅游、生態(tài)環(huán)境等多個部門，水利系統(tǒng)是比較大的，和農(nóng)業(yè)、林業(yè)、市政、建設(shè)、交通、能源、環(huán)境等部門都有交集。一言以蔽之，就是要興水利，除水害，發(fā)揮水好的方面造福，抑制水害的方面防災(zāi)。扯遠了，回到正題。按教材上面的方法，灌水率應(yīng)該這么計算:首先要確定灌區(qū)種植哪幾種作物，每種作物的種植面積占全灌區(qū)面積的比例a,然后針對每種作物，分析其全生長期要灌幾次水，確定每次灌水定額m和灌水延續(xù)時間T,然后根據(jù)這個公式計算各次灌水的灌水率：q=(a*m)/(8.64*T)?？梢姡嗨屎凸嗨~以及灌水延續(xù)時間關(guān)系很大。其中灌水定額和設(shè)計標準有關(guān)，枯水年降雨少則要求灌水多。而灌水延續(xù)時間與作物種類、灌區(qū)面積大小及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動計劃等有關(guān)。灌水持續(xù)時間越短。作物對水分的要求越容易得到滿足，但這將加大渠道的設(shè)計流量，并造成灌水時勞動力的過分緊張。不同作物允許的灌水延續(xù)時間也不同，對于主要作物的關(guān)鍵性的灌水，灌水延續(xù)時間不宜過長。但延長灌水時間應(yīng)在農(nóng)業(yè)技術(shù)條件許可和不降低作物產(chǎn)量的條件下進行。一般來說，水稻泡田期灌水7?15晝夜，生育期灌水3?5晝夜。另外，上面這個公式中還有個a,是各種作物的種植面積比例，是加權(quán)平均的意思。把各種作物各次灌水計算的灌水率疊加繪在方格紙上，就是灌水率圖。當(dāng)然，這樣畫出來的灌水率圖各時期的灌水率大小相差懸殊，渠道輸水?dāng)鄶嗬m(xù)續(xù)，不利于管理。如果以其中最大的灌水率計算渠道流量，勢必偏大，不經(jīng)濟。所以，還必須對初步算得的灌水率圖進行必要的修正，盡可能消除灌水率高峰和短期停水現(xiàn)象。在修正灌水率圖時，要以不影響作物需水要求為原則，盡量不要改變主要作物關(guān)鍵用水期的各次灌水時間，若必須調(diào)整移動，以往前移動為主，前后移動不超過三天；調(diào)整其它各次灌水時，要使修正后的灌水率圖比較均勻、連續(xù)。此外，為了減少輸水損失，并使渠道工作制度比較平穩(wěn)，在調(diào)整時不應(yīng)使灌水率數(shù)值相差懸殊。一般最小灌水率不應(yīng)小于最大灌水率的40%。利用修正后的灌水率圖，選擇最大一次的灌水率作為設(shè)計灌水率。上面是教材介紹的方法，而在《廣東省農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)土地治理項目規(guī)劃設(shè)計指南》中，則介紹了廣東省地區(qū)的一種簡化的計算方法（雖然這個方法算出來有些似乎不符合實際情況，但對于稻田的情況基本是夠用的，設(shè)計人員應(yīng)就具體情況加以分析）。這種方法實際上是利用《廣東省一年三熟灌溉定額》這本書的成果。在這本書中，根據(jù)統(tǒng)計分析，列出了全省30個計算點一年三熟和一年兩熟灌水量時段分配（占灌水總量百分數(shù)）。有了灌溉定額及年內(nèi)分配，就用來計算出項目區(qū)灌水率。這個年內(nèi)分配實際上是以水稻作為作物，分配到每旬，這樣實際上就可能按比例計算出每旬的灌水定額，然后它把這每旬的灌水定額就當(dāng)做一次灌水的灌水定額，灌水延續(xù)時間取每旬的時間，還是用上面教材的公式就可以計算每次（每旬）的灌水率。不同地區(qū)、不同土質(zhì)一年三熟凈灌水率、一年二熟凈灌水率可依據(jù)《廣東省一年三熟灌溉定額》“一年三熟設(shè)計凈灌溉定額建議采用值表”、“一年兩熟設(shè)計凈灌溉定額建議采用值表”、“廣東省一年三熟灌水量時段分配表”、“廣東省一年二熟灌水量時段分配表”計算?！吨改险J為》：“廣東省一年三熟灌水量時段分配表”、“廣東省一年二熟灌水量時段分配表”已考慮灌水的均勻、連續(xù)、延續(xù)時間等因素，因此，計算出凈灌水率后，可取年內(nèi)旬最大值作為設(shè)計凈灌水率。設(shè)計凈灌水率除以田間水利用系數(shù)即得到對應(yīng)項目區(qū)范圍的設(shè)計毛灌水率。如若計算到對應(yīng)水源點的設(shè)計毛灌水率，把田間水利用系數(shù)相應(yīng)改為灌溉水利用系數(shù)。如果不全是水稻的情況，應(yīng)和其他作物的灌水率進行加權(quán)平均，各時期進行疊加。4、凈設(shè)計流量和毛設(shè)計流量在渠道輸水過程中，有水面蒸發(fā)、渠床滲漏、閘門漏水、渠尾退水等水量損失。需要渠道提供的灌溉流量稱為渠道的凈流量，計入水量損失后的流量稱為渠道的毛流量。設(shè)計流量是渠道的毛流量，它是設(shè)計渠道斷面和渠系建筑物尺寸的主要依據(jù)。有了設(shè)計凈灌水率（灌水模數(shù)），乘以各條渠道的控制灌溉面積，就可以得到該條渠道的凈灌溉設(shè)計流量了。后面將在討論渠道流量損失問題后繼續(xù)探討毛灌溉設(shè)計流量的計算。5、最小流量和加大流量在灌溉設(shè)計標準條件下，渠道在工作過程中輸送的最小流量，為最小流量。用修正灌水模數(shù)圖上的最小灌水模數(shù)值和灌溉面積進行計算。應(yīng)用渠道最小流量可以校核對下一級渠道的水位控制條件和確定修建節(jié)制閘的位置等。發(fā)生最小流量時，如果下級渠道最小流量時水位低于上級渠道水位，不需要節(jié)制閘，否則需要節(jié)制閘抬高水位保證下游正常取水。加大流量是考慮到在灌溉工程運行過程中，可能出現(xiàn)一些難以準確估計的附加流量，把設(shè)計流量適當(dāng)放大后所得到的安全流量。簡單的說，加大流量是渠道運行過程中可能出現(xiàn)的最大流量，它是設(shè)計渠堤堤頂高程的依據(jù)。在灌溉工程運行過程中，可能出現(xiàn)一些和設(shè)計情況不一致的變化，如擴大灌溉面積、改變作物種植計劃等，要求增加供水量；或在工程事故排除之后，需要增加引水量，以彌補因事故影響而少引的水量；或在暴雨期間因降雨而增大渠道的輸水流量。這些情況都要求在設(shè)計渠道和建筑物時留有余地，按加大流量校核其輸水能力。6、灌溉渠道水量損失上面提到，渠道在輸水過程中有水量損失，就出現(xiàn)了凈流量Qn、毛流量Qg、損失流量Ql。Qg=Qn+Ql。渠道的水量損失包括渠道水面蒸發(fā)損失、渠床滲漏損失、閘門損失和渠道退水等。其中渠床滲漏損失水量是最大的，可以把它近似地看作總輸水損失水量。在灌溉工程規(guī)劃設(shè)計工作中，常用經(jīng)驗公式或經(jīng)驗系數(shù)估算輸水損失水量，本節(jié)先介紹經(jīng)驗公式法。常用的經(jīng)驗公式是：。二A/(100Qdm)。式中，。是每公里渠道輸水損失系數(shù)，A是渠床土壤透水系數(shù)，m是渠床土壤透水系數(shù)，Qn是渠道凈流量。土壤透水系數(shù)A和m應(yīng)根據(jù)實測資料分析確定，在缺乏實測資料的情況下，可查下表。*41土壤透水叁致衰鎏床土般言需王誦王"―重鉆?士―中眄丁二中下；1.±03串i尊『Ik15T中上一〉行5％必-ft|-3.4-nyT_ , q」］_渠道的輸水損失流量按下式計算：Ql=oLQn。式中，Ql是渠道輸水損失流量，L是渠道長度，。是每公里渠道輸水損失系數(shù)，Qn是渠道凈流量。用上面這個式子計算出來的輸水損失水量是在不受地下水頂托影響條件下的損失水量。如果灌區(qū)地下水位較高，渠道滲漏受地下水壅阻影響，實際滲漏水量比計算結(jié)果要小，在這種情況，就要給以上計算結(jié)果乘以修正系數(shù)加以修正，即：Ql'二YQl。式中，Ql’是有地下水頂托影響的渠道損失流量，丫是地下水頂托修正系數(shù)，Ql是自由滲流條件下的渠道損失流量。表42地下水瑙托修正茶熟，渠道派量幽下水理深（m7打6小專34S10150,30.82】，口在：0,?9泉。Q.50fl.瘠fl,K0.11?50U.褐占79O-Sl20.(j0.36ft.45也570.710.M230.0小茶a42CL5d0,0,770-9*50.00-320.37590.6口0.690-841Q0.0Cl."Q導(dǎo)0.泗小招上述自由滲流或頂托滲流條件下的損失水量都是根據(jù)渠床天然土壤透水性計算出來的。如擬采取渠道襯砌護面防滲措施，則應(yīng)觀測研究不同防滲措施的防滲效果，以采取防滲措施后的滲漏損失水量作為確定設(shè)計流量的根據(jù)。如無試驗資料，可給上述計算結(jié)果乘以下表給出的經(jīng)驗折減系數(shù)，即：Ql''=BQl或Ql''=BQl'。式中，Ql''是采取防滲措施后的滲漏損失流量，8是采取防滲措施后渠床滲漏水量的折減系數(shù)。費彝占 滲水■折減系蠟聲防滁畸弱S注里橫船松勞買L厚度大于必岳加)蠕槽厚狀土夯實〔嘉典厚度sIm/灰主克安.三合士夯實混限上護面帖上護面人工有施流同日盥料薄黑aa.20*77也50-15~口.】0.15-U-050.4一仇20.50-2—也10?—05透水性根理的土壤，桂然和夯箕融使停水?電詈爆全，可采取較小7、水利用系數(shù)總結(jié)已成灌區(qū)的水量量測資料，可以得到各條渠道的毛流量和凈流量以及灌入農(nóng)田的有效水量，經(jīng)分析計算，可以得出幾個反映水量損失情況的經(jīng)驗系數(shù)。(1)渠道水利用系數(shù)某渠道的凈流量與毛流量的比值稱為渠道水利用系數(shù)，用符號nc表示。nc=Qn/Qg。對任一條渠道而言，從水源或上級渠道引入的流量就是它的毛流量，分配給下級各條渠道流量的總和就是它的凈流量。渠道水利用系數(shù)反映一條渠道的水量損失情況，或反映同一級渠道水量損失的平均情況。(2)渠系水利用系數(shù)灌溉渠系的凈流量與毛流量的比值稱為渠系水利用系數(shù)，用符號ns表示。農(nóng)渠向田間供水的流量就是灌溉渠系的凈流量，干渠或總干渠從水源引水的流量就是渠系的毛流量。渠系水利用系數(shù)的數(shù)值等于各級渠道水利用系數(shù)的乘積。即：ns=nFn支n斗n農(nóng)。渠系水利用系數(shù)反映整個渠系的水量損失情況。它不僅反映灌區(qū)的自然條件和工程技術(shù)狀況，還反映出灌區(qū)的管理工作水平。我國自流灌區(qū)的渠系水利用系數(shù)見下表。提水灌區(qū)的渠系水利用系數(shù)稍高于自流灌區(qū)。表4-4我國自流灌誼集系學(xué)利用系聯(lián)密霆第科t萬囹，01,打、1仇010-3(1 *】領(lǐng)>160鎏嘉水利鳳制苴出口B5—小；5小砧一瓦早口0.70—0,般J0.60(3)田間水利用系數(shù)田間水利用系數(shù)是實際灌入田間的有效水量(對旱作農(nóng)田，指蓄存在計劃濕潤層中的灌溉水量；對水稻田，指蓄存在格田內(nèi)的灌溉水量)和末級固定渠道(農(nóng)渠)放出水量的比值，用符號nf表示。、￡二人農(nóng)^^農(nóng)凈，式中，A農(nóng)為農(nóng)渠的灌溉面積，mn為凈灌溉定額，W農(nóng)凈為農(nóng)渠供給田間的水量。田間水利用系數(shù)是衡量田間工程狀況和灌水技術(shù)水平的重要指標。在田間工程完善、灌水技術(shù)條件良好的條件下，旱作農(nóng)田的田間水利用系數(shù)可以達到0.9以上，水稻田的田間水利用系數(shù)可以達到0.95以上。(4)灌溉水利用系數(shù)灌溉水利用系數(shù)是實際灌入農(nóng)田的有效水量和渠首引入水量的比值，用符號n0表示。它是評價渠系工作狀況，灌水技術(shù)水平和灌區(qū)管理水平的綜合指標，可按下式計算：n0二Amn/Wg,式中，A為某次灌水全灌區(qū)的灌溉面積，mn為凈灌水定額，Wg為某次灌水渠首引入的總水量。以上這些經(jīng)驗系數(shù)的數(shù)值與灌區(qū)大小、渠床土質(zhì)和防滲措施、渠道長度、田間工程狀況、灌水技術(shù)水平以及管理工作水平等因素有關(guān)。在引用別的灌區(qū)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)時，應(yīng)注意這些條件要相近。選定適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗系數(shù)之后，就可以根據(jù)凈流量計算相應(yīng)的毛流量(凈流量/水利用系數(shù))。8、渠道的工作制度渠道的工作制度就是渠道的輸水工作方式，分為續(xù)灌和輪灌兩種。(1)續(xù)灌在一次灌水延續(xù)時間內(nèi)，自始至終連續(xù)輸水的渠道稱為續(xù)灌渠道。這種輸水工作方式稱為續(xù)灌。為了各用水單位受益均衡，避免因水量過分集中而造成灌水組織和生產(chǎn)安排的困難，一般灌溉面積較大的灌區(qū)，干支渠多采用續(xù)灌。(2)輪灌同一級渠道在一次灌水延續(xù)時間內(nèi)輪流輸水的工作方式叫做輪灌。實行輪灌的渠道稱為輪灌渠道。實行輪灌時，縮短了各條渠道的輸水時間，加大了輸水流量，同時工作的渠道長度較短，從而減少了輸水損失水量，有利于農(nóng)業(yè)耕作和灌水工作的配合，有利于提高灌水工作效率。但是，因為輪灌加大了渠道的設(shè)計流量，也就增加了渠道的土方量和渠道建筑物的工程量。如果流量過分集中，還會造成勞力緊張，在干旱季節(jié)還會影響各用水單位的均衡受益。所以，一般較大的灌區(qū)，只在斗渠以下實行輪灌。9、渠道流量確定灌溉渠道的設(shè)計流量、最小流量和加大流量確定以后，就可據(jù)此設(shè)計渠道的縱橫斷面。設(shè)計流量是進行水力計算、確定渠道過水?dāng)嗝娉叽绲闹饕罁?jù)。最小流量主要用來校核對下級渠道的水位控制條件，判斷當(dāng)上級渠道輸送最小流量時，下級渠道能否引足相應(yīng)的最小流量。如果不能滿足某條下級渠道的進水要求，就要在該分水口下游設(shè)節(jié)制閘，壅高水位，滿足其取水要求。加大流量是確定渠道斷面深度和堤頂高程的依據(jù)。渠道最小流量的計算：以修正灌水模數(shù)圖上的最小灌水模數(shù)值作為計算渠道最小流量的依據(jù)，計算的方法步驟和設(shè)計流量的計算方法相同。對于同一條渠道，其設(shè)計流量與最小流量相差不要過大，否則在用水過程中，有可能因水位不夠而造成引水困難，為了保證對下級渠道正常供水，目前有些灌區(qū)規(guī)定渠道最小流量以不低于渠道設(shè)計流量的40%為宜；也有的灌區(qū)規(guī)定渠道最低水位等于或大于70%的設(shè)計水位。渠道加大流量的計算：渠道加大流量的計算是以設(shè)計流量為基礎(chǔ)，給設(shè)計流量乘以“加大系數(shù)”即得，按公式計算：Qj=JQd。Qj是渠道加大流量，J是渠道流量加大系數(shù)，Qd是渠道設(shè)計流量。費乳LR續(xù)港渠道加大流量的加大百分數(shù)設(shè)計而量(甘/口<11~55-2030-50-100IMk-300>aoc加大百分數(shù)(%)30?25當(dāng)~2020*151.21)10*A；輪灌渠道可只按設(shè)計流量進行水力計算。續(xù)灌渠道應(yīng)按設(shè)計流量、加大流量和最小流量進行水力計算。續(xù)灌渠道的岸頂高程和高度應(yīng)按最大流量計算確定，并按最大流量驗算渠道的不沖流速；續(xù)灌渠道的最低控制水位應(yīng)按最小流量計算確定，并按最小流量驗算渠道的不淤流速。在抽水灌區(qū)，渠首泵站設(shè)有備用機組時，干渠的加大流量按備用機組的抽水能力而定。為了設(shè)計渠道時計算方便，要求渠道設(shè)計流量具有適當(dāng)?shù)奈矓?shù)。表47 渠道流■通位彘定津道疏?范胴進隹要求的艷數(shù)渠道流量范圍前叮口進位賽求的星數(shù)CeYN>50LU5051口?*k3<11731L.. 10、明渠均勻流公式確定了渠道設(shè)計流量，接下來就要用到《水力學(xué)》里面水力計算的知識了。灌溉渠道一般都是正坡明渠。在渠首進水口和第一個分水口之間或在相鄰兩個分水口之間，如果忽略蒸發(fā)和滲漏損失，渠段內(nèi)的流量是個常數(shù)。為了水流平順和施工方便，在一個渠段內(nèi)要采用同一個過水?dāng)嗝婧屯粋€比降，渠床表面要具有相同的糙率。因此，渠道水深、過水?dāng)嗝婷娣e和平均流速也就沿程不變。這就表明渠中水流在重力作用下運動，重力沿流動方向的分量與渠床的阻力平衡、這種水流狀態(tài)稱為明渠均勻流。在渠道建筑物附近，因阻力變化，水流不能保持均勻流狀態(tài)，但影響范圍很小，其影響結(jié)果在局部水頭損失中考慮。因此，灌溉渠道可以按明渠均勻流公式設(shè)計。(天然河道則一般不是均勻流，但一般還可視為恒定流，可根據(jù)恒定流量及上、下游斷面水位，按照能量守恒原理計算水面線。但事實上天然河道特別是洪水，多為非恒定流過程，那就更復(fù)雜了。)明渠均勻流的基本公式是：V=C(Ri)P.5,式中V——渠道平均流速；C——謝才系數(shù)；R——水力半徑；i——渠底比降。謝才系數(shù)常用曼寧公式計算：C=1/n*RX1/6),式中：n——渠床糙率系數(shù)。Q=AC(Ri)「0.5=A*1/nRX1/6)*(Ri)1.5二A*1/n*RX1/12)*iX1/2),式中Q——渠道設(shè)計流量；A——渠道過水?dāng)嗝婷娣e。R二A/x,x是渠道過水?dāng)嗝娴臐裰?，若是矩形渠道，A和x只與底寬b、水深h有關(guān)，則Q是糙率口、底坡i、底寬b、水深h的函數(shù)。如果n和i不變，則Q只與b和h有關(guān)了，那么就可以使用前面計算的設(shè)計流量Q來設(shè)計斷面尺寸b和h了。11、梯形渠道橫斷面設(shè)計設(shè)計渠道時要求工程量小，投資少，即在設(shè)計流量Q、比降i、糙率系數(shù)n值相同的條件下應(yīng)使過水?dāng)嗝婷娣e最小，或在過水?dāng)嗝婷娣eA、比降1、糙率系數(shù)n值相同的條件下，使通過的流量Q最大。符合這些條件的斷面稱為水力最佳斷面。從上面的明渠均勻流公式可以看出，當(dāng)A、n、i一定時，水力半徑最大或濕周最小的斷面就是水力最佳斷面。在各種幾何圖形中，以圓形斷面的周界最小。所以半圓形斷面是水力最佳斷面。但天然土渠修成半圓形是很困難的，也是不穩(wěn)定的，只能修成接近半圓的梯形斷面。（1）渠道設(shè)計的依據(jù)渠道設(shè)計的依據(jù)除輸水流量外，還有渠道比降、渠床糙率、渠道邊坡系數(shù)、穩(wěn)定渠床的寬深比以及渠道的不沖、不淤流速等。1）渠底比降在坡度均一的渠段內(nèi)，兩端渠底高差和渠段長度的比值稱為渠底比降。比降選擇是否合理關(guān)系到工程造價和控制面積，應(yīng)根據(jù)渠道沿線的地面坡度、下級渠道進水口的水位要求、渠床土質(zhì)、水源含沙情況、渠道設(shè)計流量大小等因素，參考當(dāng)?shù)毓鄥^(qū)管理運用的經(jīng)驗，選擇適宜的渠底比降。為了減少工程量，應(yīng)盡可能選用和地面坡度相近的渠底比降。一般隨著設(shè)計流量的逐級減小，渠底比降應(yīng)逐級增大。干渠及較大支渠的上、下游流量相差很大時，可采用不同的比降，上游平緩，下游較陡。清水渠道易產(chǎn)生沖刷，比降宜緩。渾水渠道容易淤積，比降應(yīng)適當(dāng)加大。抽水灌區(qū)的渠道應(yīng)在滿足泥沙不淤的條件下盡量選擇平緩的比降，以減小提水揚程和灌溉成本。在設(shè)計工作中，可參考地面坡度和下級渠道的水位要求先初選一個比降，計算渠道的過水?dāng)嗝娉叽?，再按不沖流速、不淤流速進行校核，如不滿足要求，再修改比降，重新計算。2）渠床糙率系數(shù)渠床糙率系數(shù)n是反映渠床粗糙程度的技術(shù)參數(shù)。該值選擇得是否切合實際，直接影響到設(shè)計成果的精度。如果n值選得太大，設(shè)計的渠道斷面就偏大，不僅增加了工程量，而且會因?qū)嶋H水位低于設(shè)計水

位而影響下級渠道的進水。如果n值取的太小，設(shè)計的渠道斷面就偏小，輸水能力不足，影響灌溉用水。糙率系數(shù)值的正確選擇不僅要考慮渠床土質(zhì)和施工質(zhì)量，還要估計到建成后的管理養(yǎng)護情況?？梢詤⒖记膊诼氏禂?shù)值表選取。附錄E渠床糙率n上架地顯渠道流量（吊7班生梧特怔海溉渠道刑（退嫌蕖船平瞿岫直，葬按必好0,00000.0335>ao平貨救宜.葬護版Q.GZ25。,蚓渠.床雪石，雜草人生，吊護物差0.02SC。.您5平密班直，養(yǎng)護位好0,0￡25O.Q2SOMl平盤服宜，養(yǎng)護??般0.0M00.IK75巢.床旁石，雜草j生,米護短差O.(K750.ft3CO集床彎曲.荊"?般OnOmOQ,財5<1支渠以下的固定渠道0.0275D.33D0渠床番石，柒草稹生，搟護我差0.0900Q.03S0袤忠石黑箱率渠槽發(fā)面的特征姓率轉(zhuǎn)過良好整整0.9250經(jīng)過中等愜整元凸出都分。*畸Q等過中等修座右凸出部分0,0330未經(jīng)懾整有凸注部分仇弼（f?謝液g防流襯珥渠得植率防海襯砌跖狗類別及特怔e率」一「， 平整取直，棄護良好Q.臉粘土.褚用漁-臺土,平整順直，養(yǎng)護’般Q*哂0膨潤相?含土平贅順直,鉆粒差。?嫡5平皴，表面杷滑C.0140-0.0170由+—人+ 八+-L-'VJ、-I1.L.=11_.平肥，定常城一糙0』1財0.3T

防漆襯砌結(jié)構(gòu)類別及特征雅率水泥土平整，表面黨港平整,表面戰(zhàn)初糙0.014>*0,0160(1.0160-0.0180朝架副料毛\石板豢砌炭石干砌塊石兼砌用石干砌明石■，砌「.也好干胸卵石■砌「.版千樹相石他］【用做C.015M,CSMG.020^0,0350/儂IL0330C.O23O-O.O075C.0250-0,03250.0375-0-0375(].0325^-0.OdZfi湯青泡凝土機械睨場澆筑，裳面光潸機械觀場盤就，表面根總預(yù)涮根砌筑C,0130^D,0140C.0160--0.0180擢凝土在卅的水昵沙紫面金屬模業(yè)漁筑r平整族直，發(fā)前光滑型光木模械澆筑，表面?粒表面祖糙，舞口不齊慵整茂養(yǎng)護較差預(yù)制板砌筑預(yù)制渠槽平整的噴漿面不平整的噴架面波狀斷面的噴漿面。工脂>70兩D.012X60140OtOlSO0.0180C.0160-0.0180D.0120-0X160c.oist^o.oieoft.C17O-O.OiS00.0180—0.05503）渠床的邊坡系數(shù)渠道的邊坡系數(shù)m是渠道邊坡傾斜程度的指標，其值等于邊坡水平方向的投影長度和在垂直方向投影長度的比值。m值的大小關(guān)系到渠坡的穩(wěn)定，要根據(jù)渠床土壤質(zhì)地和渠道深度等條件選擇適宜的數(shù)值。大型渠道的邊坡系數(shù)應(yīng)通過土工試驗合和穩(wěn)定分析確定；中小型渠道的邊坡系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗選定，可參考挖方渠道最小邊坡系數(shù)表和填方渠道最小邊坡系數(shù)表。品6.1.1。挖方渠道的最小邊坡系蠡土局渠道水深GnJ<117R?3稍股結(jié)的卵石1.00L001.00尖沙的卵石或礫石1.501.50粕上,:1填土1.001.001.25中填土1.251.2S1.50輕壤土、沙塘土［加L確L75沙土1.752+00「苞工吼1.22填方渠道的最小邊城系數(shù)±X梁道水濯（皿）<1WZ>2^-3內(nèi)坡外旅內(nèi)城外坡內(nèi)坡外坡粘土.堇填土LOOL0C1ML.25中堀土LS51.001離1.001.50L56輕壤土、沙填土1.5G1-251.501.351.751.90沙土L76L302.001.752.25■■■4）渠道斷面的寬深比渠道斷面的寬深比a是渠道底寬b和水深h的比值。寬深比對渠道工程量和渠床穩(wěn)定有較大影響。渠道寬深比的選擇要考慮以下要求:工程量最?。涸谇辣冉岛颓膊诼室欢ǖ臈l件下，通過設(shè)計流量所需要的最小過水?dāng)嗝娣Q為水力最優(yōu)斷面，采用水力最優(yōu)斷面的寬深比可使渠道工程量最小。梯形渠道水力最優(yōu)斷面的寬深比按下式計算:a0=2（（1+m~2）「0.5-m）。水力最優(yōu)斷面具有工程量最小的優(yōu)點，小型渠道和石方渠道可采用。對大型渠道來說，因為水力最優(yōu)斷面比較窄深，開挖深度大，可能受地下水影響，施工困難，勞動效率較低，而且渠道流速可能超過允許不沖流速，影響渠床穩(wěn)定。所以，大型渠道常采用寬淺斷面。可見，水力最優(yōu)斷面僅僅指輸水能力最大的斷面，不一定是最經(jīng)濟的斷面，渠道設(shè)計斷面的最佳形式還要根據(jù)渠床穩(wěn)定要求、施工難易等因素確定。斷面穩(wěn)定：渠道斷面過于窄深，容易產(chǎn)生沖刷；過于寬淺，又容易淤積，都會使渠床變形。穩(wěn)定斷面的寬深比應(yīng)滿足渠道不沖、不淤要求，它與渠道流量、水流含沙情況、渠道比降等因素有關(guān)，應(yīng)在總結(jié)當(dāng)?shù)匾殉汕肋\行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上研究確定。比降小的渠道應(yīng)選較小的寬深比，以增大水力半徑，加快水流速度；比降大的渠道應(yīng)選較大的寬深比，以減小流速，防止渠床沖刷。有利通航：有通航要求的渠道，應(yīng)根據(jù)船舶吃水深度、錯船所需的水面寬度以及通航的流速要求等確定渠道的斷面尺寸。渠道水面寬度應(yīng)大于船舶寬度的2.6倍，船底以下水深應(yīng)不小于15?30cm。5）渠道的不沖不淤流速在穩(wěn)定渠道中，允許的最大平均流速稱為臨界不沖流速，簡稱不沖流速，用vcr表示；允許的最小平均流速稱為臨界不淤流速，簡稱不淤流速，用vcd表示。為了維持渠床穩(wěn)定，渠道通過設(shè)計流量時的平均流速（設(shè)計流速）vcd應(yīng)滿足以下條件：vcd<vd<vcro渠道的不沖流速：水在渠道中流動，具有一定能量，這種能量隨水流速度的增加而增加，當(dāng)流速增加到一定程度時，渠床上的土粒就會隨水流移動，土粒將要移動而尚未移動時的水流速度就是臨界不沖流速或簡稱不沖流速。渠道不沖流速和渠床土壤性質(zhì)、水流含沙情況、渠道斷面水力要素等因素有關(guān)，一般土渠的不沖流速在0.6?0.9m/s之間，可參考土質(zhì)渠床的不沖流速表。有襯砌護面的渠道的不沖流速比土渠大得多，但從渠床穩(wěn)定考慮，仍應(yīng)對襯砌渠道的允許最大流速限制在較小的數(shù)值，因為流速太大的水流遇到裂縫或縫隙時，流速水頭就轉(zhuǎn)化為動能，會使襯砌層翹起和剝落。附錄F渠道允許不沖流速表Ri粘性土渠道允許不沖流速±質(zhì)允許不沖流速(m/g)粒填土0.60-0.80中填土仇防?0.85重俄土G.7O-O.96粘土0.75-1.00注?表中所列允許不沖流堆位為水力半徑—LOtn時的情況J當(dāng)特l?Om時.衣中所列數(shù)值電級以￥.指數(shù)。值可按下列情況采用，①二卷的塞土總土=1/3?1/4.②中等密實和空實的藻土、拈土。=1/4?1/5.表E-2小粘性土渠道允許不沖流速(m/$)±質(zhì)粒水深(m)仇41?02.0>3.0激泥0.Q05-0.050042~047045-0.210.17W24049-0.26維沙0.050-0.2500.17-0.270,21?0,320,24—0,37(L26yh40中沙0.250~1.0000.27?0?470.32-0.570.37?0.650.40-0.70?|沙1.000-2.5000.47~0.5S0?57~0.650.6&?0.750.70-0.80細礫石2.500-5.0000.53-0.650.65-0.800.75-0.900.80?0.S5中夠5.000?10.0000.65-0.800.80-1.000.90~1.100.95?1.20大礫石10.000?15.0000.80-0.951.00-1.201.10~1.301.20-1.40小卵石15.000—25.0000.96-1.201.20-1.401.30-1-601.40-1.80中卵石25,000—40.0001.20~1.501.40~1.801.60~2.101-80-2.20大卵石40.000^75.000].W-2.001.80-2.402.10-2.802.20-3.00小源石75,000~100.0002.00~2.3^2,如?2,802.80-3.203.00-3.40中澳石100.000?150.0002.30—2.8Q2.80~3.403.20-3.903.40~4.20大漁石150.000—300.0002.80-3.203?40~3.903.90-4.504.20?4.S0石>200.0W>3-20>3⑶>4.50>4-90注:表中所列允許不沖流速生為水力半徑ALOm時的怙況:當(dāng)它LOm肘，表中所列數(shù)值應(yīng)乘以*，指數(shù)。值可采用J1/3?1/5。梟Q石奧先亦不咻流速0/0巖性本探《聞0.4U0-2.Q3.0礫出.泥我?guī)r,優(yōu)巖石版箕、致密的冊匕、眇戶?.1」有慶若.一臥力-仲玄的石及宜*,底百次巖，大呷枕花崗巖用掘巖、蟲武冶&山巖■石為巖皿巖2.Q3.D4.D尿Q2.53.65.0U.0亂口4浦?0亂5A.&H.0絡(luò)。表I防漆襯砌渠道允二不洋流速防浮if醐結(jié)梅曼:別允,不甘而通（We土料拈土■楠沙港小土0.75-L0C肘土、三合士「二介土<1.00水泥R :現(xiàn)場地就<2l5&蜥細期<2.0*闞犯干玳卵三杷湖）2,50-4.00鴕物跳石他舊2.50-4-00及展3.WS.QQ策抑科石4,0^6工裝電西販050（土科保臚旅）沙埠土＞輕覆土<0.45中.土<0相重啊土<6.65料±<Q.7I>沙礫司<0.90通有混獻土現(xiàn)埼在就<3.00知農(nóng)輔倒<2.00現(xiàn)場澆鈍<8.M包戰(zhàn)輔列<5.?b噴射擊旅?<10.00注］發(fā)中士料條蒯模粗英《土料齷護扇，防通時砌部構(gòu)允詐不沖流速也為水力半償昨1.國1時的怙況￥當(dāng)ML細的，依中氏列數(shù)住此南口方*卷觸《■值可摟下列情況非用Q睚松的土料殖土料保護層■o-3/a?1/4?等中簿密雷引生窿歙±帆或土例保爐屋?1苑，渠道的不淤流速：渠道水流的挾沙能力隨流速的減小而減小，當(dāng)流速小到一定程度時，部分泥沙就開始在渠道內(nèi)淤積。泥沙將要沉積而尚未沉積時的流速就是臨界不淤流速。渠道不淤流速主要取決于渠道含沙情況和斷面水力要素，也應(yīng)通過試驗研究或總結(jié)實踐經(jīng)驗而定。在缺乏實際研究成果時，可選用有關(guān)經(jīng)驗公式進行計算。含沙量很小的清水渠道雖無泥沙淤積威脅，但為了防止渠道長草，影響輸水能力，對渠道的最小流速仍有一定限制，通常要求大型渠道的平均流速不小于0.5m/s，小型渠道的平均流速不小于0.3?0.4m/s。（2）渠道水力計算渠道水力計算的任務(wù)是根據(jù)上述設(shè)計依據(jù)，通過計算，確定渠道過水?dāng)嗝娴乃頷和底寬b。土質(zhì)渠道梯形斷面的水力計算方法主要有下面兩種：1）一般斷面的水力計算這是廣泛使用的渠道設(shè)計方法。根據(jù)明渠均勻流公式用試算法求解渠道的斷面尺寸，具體步驟如下：假設(shè)b、h值：為了施工方便，底寬b應(yīng)取整數(shù)。因此，一般先假設(shè)一個整數(shù)的b值，再選擇適當(dāng)?shù)膶捝畋萢,用公式h二b/a計算相應(yīng)的水深值。計算渠道過水?dāng)嗝娴乃σ兀焊鶕?jù)假設(shè)的b、h值計算相應(yīng)的過水?dāng)嗝婷娣eA、濕周X、水力半徑R和謝才系數(shù)C,計算公式如下:A=（b+mh）h；x=b+2h（1+m^2）C0.5；R=A/x；C=1/n*RX1/6）。計算渠道流量：用明渠均勻流公式計算。校核渠道輸水能力：上面計算出來的渠道流量（Q計算）是假設(shè)的b、h值相應(yīng)的輸水能力，一般不等于渠道的設(shè)計流量（Q）,通過試算，反復(fù)修改b、h值，直至渠道計算流量等于或接近渠道設(shè)計流量為止。要求誤差不超過5%,即渠道斷面應(yīng)滿足的校核條件是：ABS（（Q-Q計算）/Q）W0.05。在試算過程中，如果計算流量和設(shè)計流量相差不大時，只需修改h值，再行計算；如果二者相差很大時，就要修改b、h值，再行計算。其實采用Excel軟件的單變量求解功能很容易試算。校核渠道流速：vd二Q/A。渠道的設(shè)計流速應(yīng)滿足前面提到的校核條件：vcd<vd<vcr。如不滿足流速校核條件，就要改變渠道的底寬b值和渠道斷面的寬深比，重復(fù)以上計算步驟，直到既滿足流量校核條件又滿足流速校核條件為止。2）水力最優(yōu)梯形斷面的水力計算采用水力最優(yōu)梯形斷面時，可按以下步驟直接求解：計算渠道的設(shè)計水深：由梯形渠道水力最優(yōu)斷面的寬深比公式和明渠均勻流流量計算公式推得水力最優(yōu)斷面的渠道設(shè)計水深為：hd=1.189（nQ/（2*（1+m匕廠0.5-m）*廠0.5）~（3/8）。計算渠道的設(shè)計底寬：bd=a0hd。校核渠道流速：流速計算和校核方法與采用一般斷面時相同，如設(shè)計流速不滿足校核條件時，說明不宜采用水力最優(yōu)斷面形式。（3）渠道過水?dāng)嗝嬉陨喜糠值挠嘘P(guān)尺寸1）渠道加大水深渠道通過加大流量Qj時的水深稱為加大水深hj。計算加大水深時，渠道設(shè)計底寬bd已經(jīng)確定，明渠均勻流流量公式中只包含一個未知數(shù)。2）安全超高為了防止風(fēng)浪引起渠水漫溢，保證渠道安全運行，挖方渠道的渠岸和填方渠道的堤頂應(yīng)高于渠道的加大水位，要求高出的數(shù)值稱為渠道的安全超高，通常用經(jīng)驗公式計算：Ah=1/4hj+0.2。3）堤頂寬度為了便于管理和保證渠道安全運行，挖方渠道的渠岸和填方渠道的堤頂應(yīng)有一定的寬度，以滿足交通和渠道穩(wěn)定的需要。渠岸和堤頂?shù)膶挾瓤砂聪率接嬎悖篋=hj+0.3。12、襯砌渠道的橫斷面設(shè)計襯砌渠道按其襯砌材料可分為兩類：一類是土料襯砌渠道或具有土料保護層的襯砌渠道。這類襯砌渠道的縱橫斷面設(shè)計方法和一般土質(zhì)渠道的設(shè)計方法相同。另一類是材料質(zhì)地堅硬、抗沖性能良好的襯砌渠道。這類渠道渠床糙率較小、允許流速較大、工程投資較高，為了降低工程造價和節(jié)省渠道占地，常采用水力效率更高的斷面形式，水力計算方法也有自己的特色。襯砌護面應(yīng)有一定的超高，以防風(fēng)浪對渠床的淘刷。襯砌超高指加大水位到襯砌層頂端的垂直距離。小型渠道可采用20?30cm,大型渠道可采用30?60cm。襯砌層頂端到渠道的堤頂或岸邊也應(yīng)有一定的垂直距離，以防襯砌層外露于地面，易受交通車輛等機械損壞；也可防止地面徑流直接進入襯砌層下面，威脅渠床或襯砌層的穩(wěn)定，這個安全高度一般為20?30cm。常用的幾種非梯形斷面形式有：圓底三角形斷面、圓角梯形斷面、U型斷面。目前廣東省應(yīng)用較少，不再詳述。13、梯形渠道實用經(jīng)濟斷面實用經(jīng)濟斷面在水力最佳斷面的基礎(chǔ)上改進而成的。梯形渠道水力最佳斷面上面也提到過，在渠道比降和渠床糙率一定的條件下，通過設(shè)計流量所需要的最小過水?dāng)嗝娣Q為水力最佳斷面，采用水力最佳斷面的寬深比可使渠道工程量最小。對于常用的梯形渠道，按水力最佳斷面設(shè)計的渠道斷面往往是窄深式的。對土渠來說，這種窄深式渠道對施工是很不利的，不能達到經(jīng)濟的目的，在實際應(yīng)用中有很大的局限性。為此，應(yīng)求一個寬淺式的梯形斷面，使其水深和底寬有一個較廣的選擇范圍以適應(yīng)各種情況的需要，而在此范圍內(nèi)又能基本上滿足水力最佳斷面的要求，這種斷面稱為實用經(jīng)濟斷面?，F(xiàn)把《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》上關(guān)于實用經(jīng)濟斷面的計算內(nèi)容抄述如下。（1）梯形渠道水力最佳斷面水力要素計算公式為:(H.0.1)(H.0.2)(H.0.3)(H.0.4)(H.0.5)(H.0.6),T間反不第瓦=2[(1+")1啟一冠防4=跖師+廊確&=M42(1+蘇)(H.0.1)(H.0.2)(H.0.3)(H.0.4)(H.0.5)(H.0.6)%=Q/4式中%——水力最il：斷一水潦(m3我——渠床糙率3Q——渠道設(shè)計流量(H/s)：機——渠道內(nèi)邊坡系數(shù)；t——渠底比降；瓦 水力最佳斷面底寬(m)；4——水力最佳斷面的過水?dāng)嗝婷娣e(幅為町——水力最佳斷面濕周(m)/坊——水力最小斷血的水力半徑(m).% 水力最佳斷而流速(m/s)0(2)梯形渠道實用經(jīng)濟斷面與水力最佳斷面的水力要素關(guān)系式:1=%/-=44=(&//?)2/3=(4f/血)"3(H,0.2-1)(口瓦)2—2層上(VM)+1=0(EJ融第B=b/h=[ct/（萬/M）2][2（l+癥A，，一說I一m(H.0.2-3)式中a一水力最佳斷面流速(或過水?dāng)嗝娑e)與實用經(jīng)濟斷而流速(或過水?dāng)喽娣e)的比值手h 實用經(jīng)濟斷面水深(m)；V——實用經(jīng)濟斷面流速(mA)；A——實用經(jīng)濟斷面的過水?dāng)嗝婷娣ex——實用經(jīng)濟斷面濕周(m),R 實用經(jīng)濟斷面的水力半彳Xm)；b 實用經(jīng)濟斷面底寬(m為B——實用經(jīng)濟斷面底寬與水深的比值.訊，和M"及關(guān)系見表H,02表H.0.2/#和血h/%關(guān)系mLOO1.011.021.03L041.0000.8230.7610.7170.6830.002.UOO2M853,5254.0064-4530.251.5623.4532.0423.3783.7920.50L2362,0912.5592.9973.3740.751.0001.8622.3342.7553.1551.000.8291.7292.2222.6623.0801*250*7021*6622.1892.6583J041.500.6061.6422.2112.7173.1981.750.5321.6542,2702.81&3,3402.000,4721,6892,3572.9513,5152.250.4251J412.4633,1063,71724500.8361*8062.5843.2783.9382.7504353148802.7173.463

續(xù)表拄.Q.2mBa1.00L011.021.031.041,0000.8230.7610,7170.6833⑼0.3251.9612.8503.6584.4183.2S0.3012,0493.0073.8614.6733.500.2812.1413.1624,0704,9343-750.2632.2323.3204.2855.2024.000.2472,3373,4834,504?二.弱出1已知 按公式(H.0.1-D計算加值『2按公式(HQ1-2)計算跖值，3按公式(Hdl-3)?(HQ1⑸計算4、啾珞值；4按公式(H.0.1-6)計算％值05由表H.0.2有出與q=L00、L01、1.02、L03、L04相應(yīng)的值，以及與。、況相應(yīng)的/值，并分別計算相應(yīng)的h和b值手8按公式(H.0.2-1)分別計算與o=L00、L01、1.02、l.03,L04相應(yīng)的人總和△值.7將以上5組雙九/跖、人以公1\人/?《在列入卜表：假a"%hUVA無序號(1)⑵(3)⑷⑸⑻⑺⑻8根據(jù)表列數(shù)據(jù)繪制辦=代心和隊=汽的渠道特性曲線'9根據(jù)渠段地形、地質(zhì)等條件，由渠道特性曲線圖上選定設(shè)計所需的除b、V值：10計算與設(shè)計選定的趴5值相應(yīng)的4%冗值。二、灌溉渠道的縱斷面設(shè)計灌溉渠道不僅要滿足輸送設(shè)計流量的要求，還要滿足水位控制的要求。橫斷面設(shè)計通過水力計算確定了能通過設(shè)計流量的斷面尺寸，滿足了前一個要求?？v斷面設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)灌溉水位要求確定渠道的空間位置，先確定不同樁號處的設(shè)計水位高程，再根據(jù)設(shè)計水位確定渠底高程、堤頂高程、最小水位等。渠道縱橫斷面和橫斷面的設(shè)計是互相聯(lián)系、互為條件的。在設(shè)計實踐中，不能把他們截然分開，而要通盤考慮、交替進行、反復(fù)調(diào)整，最后確定合理的設(shè)計方案。合理的渠道縱、橫斷面除了滿足渠道的輸水、配水要求外，還應(yīng)滿足渠床穩(wěn)定條件，包括縱向穩(wěn)定和平面穩(wěn)定兩個方面?？v向穩(wěn)定要求渠道在設(shè)計條件下工作時，不發(fā)生沖刷和淤積（上面橫斷面設(shè)計時的不沖不淤流速已考慮），或在一定時期內(nèi)沖淤平衡。平面穩(wěn)定要求渠道在設(shè)計條件下工作時，渠道水流不發(fā)生左右搖擺。1、灌溉渠道的水位推算為了滿足自流灌溉的要求，各級渠道入口處都應(yīng)具有足夠的水位。這個水位是根據(jù)灌溉面積上控制點的高程加上各種水頭損失，自下而上逐級推算出來的。水位公式如下：H進=A0+Ah+WLi+W力式中：H進一一渠道進水口處的設(shè)計水位，A0——渠道灌溉范圍內(nèi)控制點的地面高程?？刂泣c是指較難灌到水的地面，在地形均勻變化的地區(qū)，控制點選擇的原則是：如沿渠地面坡度大于渠道比降，渠道渠道進水口附近的地面最難控制；反之，渠尾地面最難控制。Ah——控制點地面與附近末級固定渠道設(shè)計水位的高差，一般取0.1?0.2m。2L——渠道的長度。i——渠道的比降2力一一水流通過渠系建筑物的水頭損失。可參考下表。要別撞制，曲秋17熊卜酒水風(fēng)書荊星：鹿 槽-飛K畢IJ--.lt；?1-11.CMCj.1：1七里1■1R口一仃。一X，；.02I，堀(>.1.'.1(；.05--JI.1$12”n衣桑1..II;r案417渠道建筑物水頭損失ift小賽值疆，蛻電：in上面的公式可用來推算任一條渠道進水口的設(shè)計水位，推算不同渠道進水口設(shè)計水位時所用的控制點不一定相同，要在各條渠道控制的灌溉面積范圍內(nèi)選擇相應(yīng)的控制點。2、渠道縱斷面圖的繪制渠道縱斷面圖包括：沿渠地面高程線、渠道設(shè)計水位線、渠道最低水位線、渠底高程線、堤頂高程線、分水口位置、渠道建筑物位置及其水頭損失等。渠道斷面圖按以下步驟繪制:（1）繪制地面高程線在方格紙上建立直角坐標系，橫坐標表示樁號，縱坐標表示高程。根據(jù)渠道中心線的水準測量成果（樁號和地面高程）按一定的比例點繪出地面高程線。（2）標繪分水口和建筑物的位置在地面高程線的上方，用不同符號標出各分水口和建筑物的位置。（3）繪渠道設(shè)計水位線參照水源或上一級渠道的設(shè)計水位、沿渠地面坡度、各分水點的水位要求和渠道建筑物的水頭損失，確定渠道的設(shè)計比降，繪出渠道的設(shè)計水位線。該設(shè)計比降作為橫斷面水力計算的依據(jù)。如橫斷面設(shè)計在先，繪制縱斷面圖時所確定的渠道設(shè)計比降應(yīng)和橫斷面水力計算時所用的渠道比降一致，如二者相差較大，難以采用橫斷面水力計算所用比降時，應(yīng)以縱斷面圖上的設(shè)計比降為準，重新設(shè)計橫斷面尺寸。所以，渠道的縱斷面設(shè)計和橫斷面設(shè)計要交錯進行，互為依據(jù)。（4）繪渠底高程線在渠道設(shè)計水位線以下，以渠道設(shè)計水深h為間距，畫設(shè)計水位線的平行線，該線就是渠底高程線。（5）繪制渠道最小水位線從渠底線向上，以渠道最小水深（渠道設(shè)計斷面通過最小流量時的水深）為間距，畫渠底線的平行線，此即渠道最小水位線。（6）繪堤頂高程線從渠底線向上，以加大水深（渠道設(shè)計斷面通過加大流量時的水深）與安全超高之和為間距，作渠底線的平行線，此即渠道的堤頂線。（7）標注樁號和高程在渠道縱斷面的下方畫一表格，把分水口和建筑物所在位置的樁號、地面高程線突變處的樁號和高程、設(shè)計水位線和渠底高程線突變處的樁號和高程以及相應(yīng)的最低水位和堤頂高程，標注在表格相應(yīng)的位置上。樁號和高程必須寫在表示該點位置的豎線的左側(cè)，并應(yīng)側(cè)向?qū)懗觥Ｔ诟叱掏蛔兲?，要在豎線左、右兩側(cè)分別寫出高、低兩個高程。（8）標注渠道比降在標注樁號和高程的表格底部，標出各渠段的比降。至U此，渠道縱斷面繪制完畢。3、渠道縱斷面設(shè)計中的水位銜接在渠道設(shè)計中，常遇到建筑物引起的局部水頭損失和渠道分水處上、下級渠道水位要求不同以及上下游不同渠段間水位不一致等問題，必須給予正確處理。（1）不同渠段間的水位銜接由于渠段沿途分水，渠道流量逐段減小，在渠道設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)相鄰渠段間水深不同，上游水深，下游水淺，給水位銜接帶來困難。處理辦法有以下三種：1）如果上、下段設(shè)計流量相差很大時，可調(diào)整渠道橫斷面的寬深比，在響鈴兩渠段間保持同一水深。2）在水源水位較高的條件下，下游渠段按設(shè)計水位和設(shè)計水深確定渠底高程，