灌溉渠道設(shè)計摘要：在灌區(qū)工程中，灌溉渠道擔(dān)負(fù)著全灌區(qū)的輸配水任務(wù)。布局合理、配套完善、設(shè)計合理、行水通暢的灌溉渠道系統(tǒng)，是灌區(qū)工程發(fā)揮正常效益的前提條件。1949年新中國成立以來，我國灌溉事業(yè)得到了迅速發(fā)展，全國共建成萬畝以上灌區(qū)5600多處，擁有各類輸水渠道310多處萬公里，其中干、支級渠道占39.7%，斗、農(nóng)渠占60.3%，灌溉渠道工程在抵御自然災(zāi)害、保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。本文針對灌溉渠道設(shè)計的內(nèi)容、步驟、方法、進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。

關(guān)鍵詞：灌溉渠道設(shè)計；國內(nèi)外成果；設(shè)計理論

1.灌溉渠道設(shè)計流量的計算

渠道的工作制度不同，設(shè)計流量的推算方法也不同，下面以輪灌渠道為例予以介紹。

因為輪灌渠道的輸水時間小于灌水延續(xù)時間，所以，不能直接根據(jù)設(shè)計灌水模數(shù)和灌溉面積自下而上的推算渠道設(shè)計流量。常用的方法是：根據(jù)輪灌組劃分情況自上而下逐級分配末級續(xù)灌渠道(一般為支渠)的田間凈流量，再自下而上逐級計入輸水損失水量，推算各級渠道的設(shè)計流量。

2.渠道最小流量和加大流量的計算

（1）渠道最小流量的計算

對于同一條渠道，其設(shè)計流量(q設(shè))與最小流量(q最小)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，在實際灌水中，如某次灌水定額過小，可適當(dāng)縮短供水時間，集中供水，使流量大于最小流量。

3.灌溉渠道縱橫斷面的設(shè)計

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(jìn)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)的最少流量。如果不能滿足某條下級渠道的進(jìn)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)。

3.1渠道橫斷面設(shè)計

（1）渠道橫斷面設(shè)計原理

灌溉渠道一般都是正坡明渠。在渠首進(jìn)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(yùn)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。

（2）梯形渠道橫斷面設(shè)計方法

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i、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。

3.2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。

（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。

（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繪地面高程線在方格紙上建立直角坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)表示樁號，縱坐標(biāo)表示高程。根據(jù)渠道中心線的水準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)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。

④繪渠底高程線在渠道設(shè)計水位線以下，以渠道設(shè)計水深入為間距，畫設(shè)計水位線平行線，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(biāo)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(biāo)注在表格內(nèi)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?。在高程突變處，要在豎線左、右兩側(cè)分別寫出高、低兩個高程。

⑧標(biāo)注渠道比降在標(biāo)注樁號和高程的表格底部，標(biāo)出