【正文】 道的設(shè)計(jì)流量的重要參數(shù)。灌水率應(yīng)根據(jù)灌區(qū)各種作物的每次灌水定額，分別進(jìn)行計(jì)算。設(shè)灌區(qū)內(nèi)種有各種作物，某一作物的種植面積占灌區(qū)總種植面積的百分?jǐn)?shù)為，各次灌水定額分別為(=1，2等)(m3/100h㎡)，要求各次灌水在(=1，2等)晝夜內(nèi)完成，其各次灌水率為： （41）式中： ——第種作物第次灌水的灌水率，m3/（s100h㎡）； ——第種作物第k次灌水的灌水延續(xù)時(shí)間，d。直接影響著灌水率的大小，也影響著渠道的設(shè)計(jì)流量和渠道及渠系建筑物的造價(jià)。我國各地主要作物灌水延續(xù)時(shí)間[1]大致如下：小麥播前灌1020晝夜，拔節(jié)后灌水710晝夜；棉花苗期、花鈴期8~12晝夜；玉米拔節(jié)抽穗期10~15晝夜；開花期8~13晝夜；本設(shè)計(jì)取播前灌15 天。——第i種作物第k次灌水的灌水定額，m3/hm2。根據(jù)各種作物所占面積比例經(jīng)計(jì)算，各作物的初擬灌水率見表41。灌水率初圖見圖41.表41 各作物初擬灌水率值作物作物所占面積（%）灌水次數(shù)灌水定額(m179。/畝）灌水時(shí)間（日/月）灌水延續(xù)時(shí)間（d）灌水率【m179。/(s100hm2）】始終中間日小麥7011528384858687888棉花401152838485868玉米40115283848谷子20115283848586878 在修正灌水率圖時(shí)，要以不影響作物需水量要求為原則，盡量保持主要作物關(guān)鍵用水期的各次灌水不動(dòng)或稍有變動(dòng)（往前移動(dòng)為主，前后移動(dòng)不超過3d），調(diào)整其它各次灌水，使修正后的灌水率圖比較均勻、連續(xù)，在灌水時(shí)間上盡量分出次數(shù)來，同時(shí)考慮工程維修需要，兩次灌水時(shí)間必須有一定得時(shí)間間隔。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(shí)不應(yīng)該是灌水率相差懸殊，一般最小灌水率不應(yīng)小于最大灌水率的40%。根據(jù)灌水率修正原則，修正后的灌水率圖見，圖42修正后的灌水率圖。 作為設(shè)計(jì)渠道的設(shè)計(jì)灌水率值，為了不因短暫的大流量輸水而擴(kuò)大整個(gè)渠道，以節(jié)省渠道工程量，應(yīng)選取延續(xù)時(shí)間較長的最大灌水率值。 m3/（s100h㎡）。 作為設(shè)計(jì)渠道的設(shè)計(jì)灌水率值，為了不因短暫的大流量輸水而擴(kuò)大整個(gè)渠道，以節(jié)省渠道工程量，應(yīng)選取延續(xù)時(shí)間較長的最大灌水率值。， m3/（s100h㎡）。圖 41 灌水率初圖圖42 渠系布置方案 灌溉渠道的規(guī)劃原則（1）干渠盡量布置在灌區(qū)的較高地帶，以便控制較大的灌區(qū)面積；（2）使工程量和工程費(fèi)用最??；（3）灌溉渠道的位置應(yīng)參照行政區(qū)劃確定，盡量使各用水單位都有獨(dú)立的用水渠道，以利管理；（4）斗，農(nóng)渠的布置應(yīng)滿足機(jī)耕要求；（5）要考慮綜合利用。山區(qū)丘陵區(qū)的渠道布置應(yīng)集中落差，以便發(fā)電和進(jìn)行農(nóng)副業(yè)加工；（6）灌溉渠系規(guī)劃應(yīng)和排水系統(tǒng)規(guī)劃結(jié)合進(jìn)行；（7）灌溉渠系布置應(yīng)和土地利用規(guī)劃相配合。 渠道工作制度的確定渠道工作制度一般分為輪灌和續(xù)灌兩種方式，根據(jù)規(guī)劃要求，干渠、支渠采用續(xù)灌方式，斗渠采用輪灌方式?？紤]到各渠道的控制面積不同，把各支渠下農(nóng)渠分組進(jìn)行輪灌，盡量使各分組灌溉控制面積相同，并有利于運(yùn)行管理。其中四支渠為典型渠道實(shí)行輪灌，則四支渠農(nóng)渠輪灌工作制度見表42。 表42 斗渠輪灌工作制度總灌溉面積輪灌組斗渠控制面積農(nóng)渠控制面積第一組一、二①②③④第二組三、四①②③④ 灌溉渠道設(shè)計(jì)流量確定 渠道設(shè)計(jì)流量灌溉渠道的設(shè)計(jì)流量是指灌水時(shí)期渠道需要通過的最大流量，它是設(shè)計(jì)渠道斷面和渠道建筑物尺寸的主要依據(jù)。渠道設(shè)計(jì)流量與渠道所控制的灌溉面積大小、作物組成和作物的灌溉制度以及渠道的工作制度有關(guān)。在第2章已統(tǒng)計(jì)了渠道所控制的灌溉面積的大小，第3章制定了作物的灌溉制度，為本章渠道流量設(shè)計(jì)做了鋪墊。渠道設(shè)計(jì)流量的推算：由于輪灌渠道的輸水時(shí)間小于灌水延續(xù)時(shí)間，所以，不能直接根據(jù)設(shè)計(jì)灌水模數(shù)和灌溉面積自下而上的推算渠道設(shè)計(jì)流量。要根據(jù)輪灌級(jí)劃分情況自上而下逐級(jí)分配到末級(jí)續(xù)灌渠道的田間凈流量，再自下而上逐級(jí)計(jì)入輸水損失水量，推算各級(jí)渠道的設(shè)計(jì)流量。一、相關(guān)公式（1） 支渠的設(shè)計(jì)田間凈流量 （42）式中：——支渠的田間凈流量，m3/s；——支渠的灌溉面積，（100hm2）；——設(shè)計(jì)灌水模數(shù)，m3/（s100hm2）。（2） 由支渠分配到每條農(nóng)渠的田間凈流量 （43）式中 ——農(nóng)渠的田間凈流量，m3/s；——同時(shí)工作的斗渠條數(shù)；k——同時(shí)工作的農(nóng)渠條數(shù)。 （3） 農(nóng)渠的凈流量 （44）式中：——田間水利用系數(shù),本設(shè)計(jì)取=.（4） 每公里渠道輸水損失系數(shù) （45）式中：——每公里渠道輸水損失系數(shù)； ——渠床土壤透水系數(shù)； ——渠床土壤透水指數(shù)； ——渠道凈流量，m3/s；灌區(qū)土壤屬于輕粘土，滲水性不強(qiáng)，查得土壤透水系數(shù)=。（5） 渠道的毛流量 （46）式中：——渠道的毛流量，m3/s； ——渠道的凈流量，m3/s； ——最下游一個(gè)輪灌組灌水時(shí)渠道的平均工作長度，km。農(nóng)渠取其長度的一半。二、設(shè)計(jì)流量推算本設(shè)計(jì)以三支渠為典型進(jìn)行流量計(jì)算。（1）渠道設(shè)計(jì)流量①計(jì)算農(nóng)渠的四支渠的設(shè)計(jì)田間凈流量為：Q三支田凈=*=因斗渠分兩組輪灌，同時(shí)工作的斗渠有2條，同時(shí)工作的農(nóng)渠有2條。故農(nóng)渠的田間徑流量為：取田間水利用系數(shù)=，則農(nóng)渠的凈流量為：=(m3/s)砂壤土，A=,m=：=農(nóng)渠平均工作長度=農(nóng)渠的毛流量或設(shè)計(jì)流量為：②計(jì)算斗渠的設(shè)計(jì)流量。因?yàn)橐粭l斗渠同時(shí)工作的農(nóng)渠有2條，所以斗渠的凈流量等于2條農(nóng)渠的毛流量之和：斗渠每千米輸水損失系數(shù)為：斗渠的平均工作長度為： =斗渠的毛流量或設(shè)計(jì)流量為： ③計(jì)算三支渠的設(shè)計(jì)流量。支渠的凈流量：支渠每千米輸水損失系數(shù)為：支渠的平均工作長度： =支渠的毛流量為：（2）計(jì)算三支渠的灌溉水利用系數(shù)：（3）計(jì)算其他九條支渠的設(shè)計(jì)流量 二干一支：*=(m3/s) 二干二支：*=(m3/s) 一支渠： *=(m3/s) 二支渠： *=(m3/s) (m3/s)四支渠： *=(m3/s) (m3/s)五支渠：*=（m3/s） =(m3/s)六支渠： *=(m3/s) (m3/s)七支渠： *=(m3/s) (m3/s)八支渠： (m3/s)（4）推求干渠各段的設(shè)計(jì)流量一干渠：EF段的設(shè)計(jì)流量 （m3/s） （m3/s）DE段的設(shè)計(jì)流量： CD段的設(shè)計(jì)流量： ++= BC段的設(shè)計(jì)流量： AB段的設(shè)計(jì)流量： 二干渠：HG段的設(shè)計(jì)流量： 則：+=灌溉水利用系數(shù)： 渠道加大流量渠道加大流量以設(shè)計(jì)流量為基礎(chǔ)，給設(shè)計(jì)流量乘以“加大系數(shù)”既得。按下式計(jì)算。 （47）式中： ——渠道加大流量，m3/s；——渠道加大系數(shù)，見表43； ——渠道設(shè)計(jì)流量，m3/s。根據(jù)《灌排工程學(xué)》中查到渠系加大流量系數(shù)表見表43，表43 渠道流量加大系數(shù)設(shè)計(jì)流量（m3/s）11~55~1010~3030加大系數(shù)~~~~~輪灌渠道由于控制面積較小，輪灌組內(nèi)各條渠道的輸水時(shí)間和輸水流量可以適當(dāng)調(diào)劑，因此，輪灌渠道不考慮加大流量，續(xù)灌須考慮加大流量。則各支渠，干渠各段的加大流量見表44,45。表44 支渠加大流量推算表二干一支二干二支一支渠二支渠三支渠四支渠五支渠六支渠七支渠八支渠設(shè)計(jì)流量（m3/s）加大流量（m3/s）表45 干渠各段加大流量干渠各段EFDECDBCABHG三支渠設(shè)計(jì)流量（m3/s）加大流量（m3/s）最小流量（m3/s） 渠道最小流量最小流量即在灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)條件下，渠道在工作過程中輸送的最小流量，它可以校核對下一級(jí)渠道的水位控制條件和確定修建節(jié)制閘的依據(jù)。對于同一條渠道，其設(shè)計(jì)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?yàn)樗徊粔蚨斐梢щy。本設(shè)計(jì)取50%Qd 灌溉渠道縱、橫斷面設(shè)計(jì) 灌溉渠道橫斷面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)渠道時(shí)要求工程量最小，投資少，即在設(shè)計(jì)流量Q，比降i，糙率系數(shù)n值相同得條件下應(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n相同的條件下使通過得流量Q最大。符合這些條件得橫斷面稱為水利最佳斷面，水利最佳斷面應(yīng)為半圓形斷面，但天然土渠修成半圓形是很困難的，也是很不穩(wěn)定的，只能修成梯形斷面。渠道橫斷面尺寸要根據(jù)渠道設(shè)計(jì)流量通過水利計(jì)算加以確定，同時(shí)還要滿足不沖不淤的要求。一般情況下采用明渠均勻流公式計(jì)算，即 （48）式中：Q——渠道設(shè)計(jì)流量，m3/s； A——渠道斷面面積，m2； R——水力半徑，m； ——渠底比降； C——謝齊系數(shù)，一般采用曼寧公式，其中n為渠床糙率。（1）渠底比降在坡度均一的渠段內(nèi)，兩端渠底高差和渠段間距離的比值稱為渠道比降。渠道比降應(yīng)根據(jù)沿線地面坡度，下級(jí)渠道分水口要求水位、渠床土質(zhì)、渠道流量、渠水含沙量等情況，參照相似灌區(qū)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，如下表，初選一個(gè)渠道比降，進(jìn)行水力計(jì)算和流速校核，若滿足水位和不沖不淤要求，便可采用。不同地形區(qū)渠道比降見表46。表46 不同地形區(qū)渠道比降渠道級(jí)別干渠支渠斗渠農(nóng)渠平原灌區(qū)1/5000~1/100001/3000~1/70001/2000~1/50001/1000~1/3000丘陵灌區(qū)1/2000~1/50001/1000~1/3000土渠1/2000土渠1/1000石渠1/500石渠1/300濱湖灌區(qū)1/8000~1/150001/6000~1/80001/4000~1/50001/2000~1/3000 （2）渠床糙率系數(shù)渠床糙率系數(shù)n是反映粗糙程度的技術(shù)參數(shù)。如果n 值選得太大，設(shè)計(jì)的渠道斷面就偏大，增加工程量；如果n值選得太小，設(shè)計(jì)的渠道斷面就偏小。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(jì)到建成后的管理養(yǎng)護(hù)情況。根據(jù)渠床糙率系數(shù)值表，渠床糙率系數(shù)n是反映渠床粗糙度的技術(shù)參數(shù)。本設(shè)計(jì)中采用干砌卵石護(hù)面，n=。（3） 渠道的邊坡系數(shù)渠道的邊坡系數(shù)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。支、農(nóng)渠采用梯形斷面。渠道的水力計(jì)算任務(wù)是根據(jù)上述設(shè)計(jì)依據(jù)，通過計(jì)算，確定渠道過水?dāng)嗝娴乃頷和底寬b。比較廣泛采用的是試算法求解渠道的斷面尺寸，具體步驟如下：① 設(shè)b、h值② 根據(jù)假設(shè)的b、h值計(jì)算相應(yīng)的過水?dāng)嗝婷娣eA、濕周、水力半徑R和謝才系數(shù)C，計(jì)算公式如下： （49） （410）式中：——過水?dāng)嗝婷娣e，；——水力半徑，；——濕周，；——水深，；——底寬，； ——謝齊系數(shù)，；——比降；——渠床糙率系數(shù)。③ 根據(jù)各渠道流量，試算渠道橫斷面 經(jīng)過試算，干渠各段和典型支渠橫斷面數(shù)據(jù)見表47。④ 校核渠道流速：式中：VCS為渠道不沖流速；K——根據(jù)渠床土壤性質(zhì)而定的耐沖系數(shù)，經(jīng)查表，本設(shè)計(jì)為干砌卵石，；Q——渠道的設(shè)計(jì)流量，m