諶洪燁

(畢節(jié)市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 畢節(jié)551700)

1 確定渠道引水量

渠道引水的總流量包括灌溉用水的凈用水量和在渠道內(nèi)損失的流量［1］。引水量的計(jì)算要根據(jù)農(nóng)作物的灌溉制度和要控制的灌溉面積，依照在同一時(shí)期內(nèi)不同農(nóng)作物同一時(shí)間用水量的多少進(jìn)行計(jì)算。引水量計(jì)算公式為:

式中:Q 為引水量的總和;M 為灌溉的定額;N 為灌溉的面積;d 為灌溉的時(shí)間;t 為晝夜的總秒數(shù);s 為渠道的有效利用系數(shù)。

一般來(lái)說(shuō)，干渠的有效利用系數(shù)可以取0.5 ～0.7;作為支渠的可用0.6 ～0.8，如果渠道進(jìn)行了襯砌，有效利用系數(shù)可以達(dá)到0.8 ～0.9。

2 渠道的設(shè)計(jì)方法

2.1 確定渠道水位高程

水位高程的確定，首先要選擇參考點(diǎn)，一般在溝渠設(shè)計(jì)中，以灌溉區(qū)域內(nèi)的地面高度為基本的參考點(diǎn)，選定參考點(diǎn)以后，在根據(jù)沿途渠道的水流損失來(lái)確定水位的高程。沿途水量的損失，包括不同渠道更換的損失和渠道周?chē)ㄖ锏暮乃畵p失。

2.2 設(shè)計(jì)渠道橫斷面

確定了渠道的引水量以后，可以進(jìn)行渠道的斷面設(shè)計(jì)。渠道斷面設(shè)計(jì)的尺寸大小與其他因素都有一定關(guān)系。當(dāng)流量一定的時(shí)候，與水流的流速和渠道底板比降有關(guān)，要根據(jù)不同地區(qū)的不同情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2.1 渠道流速及比降

渠道的流速和渠道內(nèi)的土質(zhì)、水流中的泥沙含量和渠面的坡度有關(guān)。如果渠道的比降較大，流速就較大，當(dāng)通過(guò)的流水量是一定時(shí)，它所需要的斷面就較小，也就是說(shuō)，渠道就較窄，這樣可以節(jié)省材料，但是這樣一來(lái)，流速太大，會(huì)造成渠底被沖刷;如果渠道的比降較小，流速就較小，那么一定的流水量通過(guò)就需要較大的橫斷面，也就是渠道的寬度就比較大，這樣的話(huà)不僅浪費(fèi)材料，而且因水流較緩，必然會(huì)導(dǎo)致泥沙的沉積，時(shí)間較長(zhǎng)便會(huì)導(dǎo)致渠道被堵塞，渠道的輸水困難，需要進(jìn)行不斷的休整。

由以上分析可知，渠道比降過(guò)大或過(guò)小都會(huì)產(chǎn)生一定的問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)渠面的比降時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)程規(guī)范，使渠內(nèi)水流在允許不沖不淤控制流速以?xún)?nèi)，使渠道的坡度適應(yīng)渠線(xiàn)所經(jīng)過(guò)的地面的坡度，這樣的話(huà)，可以使水流比較舒緩，但也不至于沉積淤泥，在渠道的比降不能適應(yīng)的地方，可進(jìn)行填土或是挖土，使之能夠順利通過(guò)。

2.2.2 渠道的頂寬

渠道的頂寬選擇應(yīng)當(dāng)依照渠道高度的大小和流水量的大小來(lái)進(jìn)行確定。如果渠道斷面大，過(guò)水流量大，水壓力大，在此情況下，應(yīng)對(duì)渠道側(cè)墻進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，使渠道完建后能安全運(yùn)行;另外，渠道側(cè)墻底寬設(shè)計(jì)，還應(yīng)考慮到渠道運(yùn)行中檢修方便，即渠道頂寬應(yīng)滿(mǎn)足檢修人員過(guò)往要求;最后，針對(duì)處于公路邊緣的部分，由于車(chē)輛自身重量大，加上車(chē)輛過(guò)往時(shí)具有較大動(dòng)荷載，路緣在較大外力作用下會(huì)產(chǎn)生垮塌，使渠道側(cè)墻倒塌，嚴(yán)重影響渠道運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)造成渠內(nèi)水滿(mǎn)過(guò)渠道，對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行沖刷，造成農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。故對(duì)于處于公路邊緣的渠道側(cè)墻頂寬，應(yīng)考慮側(cè)墻同時(shí)也起到路緣擋土墻作用，一般渠道側(cè)墻頂寬≥1.5 m，對(duì)于不處于道路邊緣的，可以根據(jù)不同的情況進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

2.2.3 渠道超高

為了保證渠道能安全運(yùn)行，在進(jìn)行渠道高度設(shè)計(jì)時(shí)，要使渠道側(cè)墻高過(guò)最大的流水量的一定高度。對(duì)于渠道超高取值，可根據(jù)渠道級(jí)別和該地區(qū)最大的流水量的多少按照相關(guān)規(guī)范取值。針對(duì)渠道運(yùn)行情況，一般均在距進(jìn)水口不遠(yuǎn)處或適當(dāng)位置，在渠道正常水位高度設(shè)置溢流缺口，使得多余的水量由溢流缺口溢入下游河道或渠內(nèi)，確定渠道安全。對(duì)于有引水管道取水的渠道，引水管一般主要接于渠道中部或尾部，此情況下，引水管的啟閉閘閥主要布置于引水管尾部，當(dāng)關(guān)閉閘閥時(shí)，管內(nèi)水量出現(xiàn)反沖涌波，使得渠內(nèi)水位升高，若渠道超高不夠，就會(huì)出現(xiàn)水滿(mǎn)渠堤，危及渠道安全，這種渠道超高，應(yīng)按照規(guī)劃選定超高后，還得加上涌波的波高，最終才能確定渠道超高。

2.2.4 渠道邊緣的坡度

渠道斷面設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足引水同時(shí)，也要求渠堤滿(mǎn)足穩(wěn)定，還要使工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較低，故很多渠道常采用梯形結(jié)構(gòu)。對(duì)于渠道經(jīng)過(guò)巖石地面情況，渠道的坡面不宜設(shè)置成梯形結(jié)構(gòu)，因?yàn)槭Y(jié)構(gòu)的渠堤均滿(mǎn)足穩(wěn)定要求，若開(kāi)采成梯形結(jié)構(gòu)造成工程量增大而使工程造價(jià)高。

2.3 渠床的粗糙率

渠床的粗糙率和該處的土壤條件，地質(zhì)條件，施工的質(zhì)量以及日常的養(yǎng)護(hù)工作都有關(guān)系，除此之外，與通過(guò)渠道的流水量和流水的泥沙含量都有一定的關(guān)系。不同形式的渠床的粗糙率也不相同。對(duì)于未經(jīng)過(guò)襯砌的，國(guó)家根據(jù)不同地區(qū)有不同的要求，這里只說(shuō)襯砌的，對(duì)于襯砌的渠床，其粗糙率一般選為0.017。

2.4 渠道的比降計(jì)算方法

要確定渠道的比降，有一定的方法來(lái)進(jìn)行。一般的情況下，作為干渠，可以使用下面的公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算，可以取得近似的理論值。

式中:p 為水流的挾沙能力;w 為泥沙的沉降速度;Qh 為渠道流量;n 為粗糙率。

由于比降的大小直接決定了水流速度的大小，也就是說(shuō)所建渠道的合格程度，因此，比降的計(jì)算有著重要的意義。

2.5 縱斷面設(shè)計(jì)

在進(jìn)行渠道橫斷面設(shè)計(jì)的同時(shí)，也要進(jìn)行縱斷面的設(shè)計(jì)。渠道的縱斷面設(shè)計(jì)一般包括以下7個(gè)部分:①正常的水位線(xiàn);②最低的水位線(xiàn);③高程線(xiàn);④地面高程線(xiàn);⑤堤頂高程線(xiàn);⑥分水口位;⑦建筑物。

具體步驟為:①根據(jù)渠道平面圖不同位置的不同高程，在縱面圖上畫(huà)出高程線(xiàn)。然后在根據(jù)水源的位置和上級(jí)渠道的所有水位的高程、地面的坡降、不同的分水點(diǎn)的不同要求，按照不同的比降，畫(huà)出正常的水位線(xiàn)。②再畫(huà)出渠底高程線(xiàn)，然后在根據(jù)不同的水深情況畫(huà)出最低水位線(xiàn)，再畫(huà)出加大水位線(xiàn)，還有堤頂高程線(xiàn)。在和下一段渠道的相連處，要注意根據(jù)不同的高差進(jìn)行跌水和陡坡。如果上一級(jí)的渠道向旁側(cè)分水，不但要保證在正常的水流情況下可以下級(jí)配水，而且還要做到在最小水量的時(shí)候，也可以向下級(jí)引水，因此，要在渠道間修筑節(jié)制閘。③還要估算水流通過(guò)建筑物時(shí)的水流損失。

3 總 結(jié)

在農(nóng)業(yè)灌溉上，合理的水利設(shè)計(jì)是非常有利的。渠道灌溉是現(xiàn)在小型農(nóng)田水利灌溉的先進(jìn)方式，應(yīng)不斷發(fā)展的灌溉方式。在此方面，渠道的設(shè)計(jì)是最基本也是最重要的方面。因此，必須使用科學(xué)的方法，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，才能夠達(dá)到很好的灌溉效果。渠道的斷面設(shè)計(jì)是渠道設(shè)計(jì)中最重要的部分。本文所做的這些分析，希望能夠?qū)V大農(nóng)民有所幫助，對(duì)渠道的設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的改良。

［1］沈合軍. 水利工程的建設(shè)與管理探究［J］. 科技資訊，2011(20):180.