盈江大型灌区灌排水两用渠道改造设计要点浅析

盈江大型灌区灌排水两用渠道改造设计要点浅析

张汝成

云南省水利水电科学研究院  云南昆明  650228

摘要：灌排两用渠道渠道较单灌渠道、单排沟渠具有工程占地少、投资省等优点。本文以盈江大型灌区内小长江灌排两用渠道节水改造为例，从设计流量、工程布置、断面设计等方面进行分析，提出灌排两用渠道改造设计要点，为同类灌排两用渠道节水改造设计提供借鉴。

关键词：盈江灌区；灌排两用；节水改造；设计要点

1 灌区基本情况

盈江大型灌区位于德宏傣族景颇族自治州盈江县境内，距省会昆明市860km，距州府芒市143km。灌区总耕地面积28080hm 2，设计灌溉面积22220 hm 2。

《云南省盈江大型灌区续建配套与节水改造项目“十二五”总体可行性研究》批复：设计灌溉面积10220 hm 2，排涝面积2973 hm2；主要建设内容为节水改造骨干灌溉与排水渠道16条、总长158.947km；总投资1.98亿元，其中骨干工程1.90亿元，信息化投资0.08亿元。

2渠道设计流量

为满足灌溉和排水要求，应选取较大的灌溉设计流量或排水设计流量作为渠道设计流量。现以盈江大型灌区内小长江灌排两用渠道为例进行设计流量推求：

2.1灌溉设计流量

灌溉设计流量依据设计灌水率、灌溉面积进行推算：

2.1.1灌水率

根据项目区内种植作物组成及比例、灌溉定额，推求综合灌水率并经修正后，设计灌水率为0.0012 (m3/s*hm2)。

2.1.2灌溉面积

经量测计算，小长江灌排两用渠道灌溉面积渠首为2603 hm2，渠尾为437hm2。

2.1.3设计流量

小长江灌排两用渠道灌溉方式为续灌，设计流量按下式公式计算；

      （1）

式中：qs— 设计灌水率，qs=0.0012(m3/s*hm2)；

As—灌溉面积，hm2；

ηs—灌溉水利用系数，ηs=0.67；

经计算：小长江灌排两用渠道灌溉设计流量渠首（Qs首）为4.55m3/s，渠尾（Qs尾）为0.76m3/s。分段灌溉设计流量计算见表2-1。

表2－1           小长江灌排两用渠道灌溉设计流量计算表

2.2排涝设计流量

2.2.1设计标准

根据《农田排水工程技术规范》（SL/T4-1999），并结合项目区种植情况，排水设计标准采用P=20%，水田按一日暴雨三日排除。

2.2.2排涝模数分析

灌区排涝模数主要与设计暴雨历时、强度和频率、排涝面积等多种因素有关。

1、设计暴雨量查算

采用初损后损法推求项目区设计净雨量。查《云南省暴雨洪水速查图表实用手册》，得盈江大型灌区暴雨区划属4区、产流参数位于8区，汇流系数位于8区。设计净雨量计算成果见表2—2：

表2—2设计净雨计算成果表

2、排涝模数计算

根据《灌溉与排水工程设计标准》(GB50288－99)附录C中的水田设计排涝模数公式进行计算。

       （2）

式中：P—排涝时间内的设计暴雨量，P =103（mm）；

h1— 水田滞蓄水深，h1=20（mm）；

ET3—排涝时间内的水田蒸发量，ET3=6（mm）；

F—排涝时间内的水田渗漏量，F=8（mm）

T— 排涝时间，取3（d）

经计算：小长江灌排两用渠道内水田排涝模数为0.266（m3/s*km2）。

2.2.3排涝面积

经量测计算，小长江灌排两用渠道排涝面积渠首为33.74km2，渠尾为38.10km2。

2.2.4设计流量

排涝设计流量根据排涝模数、排涝面积推算：

　　　　（3）

式中：Qw—排涝模数，qd=0.266 (m3/s*km2)

AW—排涝面积，km2

经计算：小长江灌排两用渠道排涝设计流量渠首（Qw首）为4.55m3/s，渠尾（Qw尾）为0.76m3/s。分段排涝设计流量计算见表2-1。

2.3渠道设计流量

根据以上计算，小长江灌排两用渠道渠首（Qs首）和渠尾（Qs尾）灌溉设计流量＜渠首（Qw首）和渠尾（Qw尾）排涝设计流量。因此，选取较大的排涝设计流量作为渠道设计流量，即渠道设计流量渠首取8.97m3/s，渠尾取10.13m3/s。

3渠道工程设计

3.1工程布置

小长江灌排两用渠道渠道全长7.02km。工程布置时，将小长江灌排两用渠道灌溉与排水同向布置。

3.2渠道纵横断面设计

灌排两用渠道断面设计主要是通过水力计算确定渠道纵断面比降（i），横断面渠底（b）、水深（h）等参数。

3.2.1纵断面比降

小长江灌排两用渠道为已建渠道，为免深挖高填，应尽可能的选择与地面坡降接近的纵断面比降。经分析计算：小长江灌排两用渠道纵断面比降（i）采用

1：2000、1：2500共2个比降。渠道分段比降详见表3—1。

3.2.1横断面设计

1.计算公式

小长江灌排两用渠道横断面采用明渠均匀流公式进行计算，由于渠道横断面型式采用梯形，则计算公式为：

（4）

式中：m—边坡系数；

n—渠床糙率；

b—底宽，m；

h—水深，m；

2.设计参数

（1）边坡系数

小长江灌排两用渠道边墙均采用浆砌块石防渗衬砌，断面型式采用梯形，边坡系数（m）取0.25。

（2）渠床糙率

小长江灌排两用渠道边墙浆砌块石硬化衬砌、底板不衬砌的情况，按过水断面湿周计算综合糙（n）率取0.027。

3.2.4计算设计底宽和水深

根据上述分析拟定的设计参数，经试算法计算：渠道底宽（b）渠首段为9.2m、渠尾段为11.0m，；水深（h）渠首段为1.17m、渠尾段为1.13m。渠道分段横断面尺寸计算成果详见表3—1。

表3—1    小长江灌排两用渠道设计断面特性表

（2）横断面尺寸确定

为保证渠道节水改造工程实施后整齐、线型流畅。小长江灌排两用渠道节水改造设计断面为：渠首底宽取9.2m、渠深取1.2m，渠尾底宽取11.0m、渠深取1.2m。

4结束语

灌排两用渠道节水改造设计时，首先是分析计算灌溉设计流量、排水设计流量后，选取较大的灌溉设计流量或排水设计流量作为渠道设计流量；其次综合分析拟定纵断面比降、边坡系数、糙率等设计参数后，通过水力计算渠道过水底宽、水深；其三合理确定渠道节水改造设计底宽、渠深。

参考文献：

［1］中华人民共和国水利部. GB50288-99. 灌溉与排水工程设计规范［S］.北京:中国水利电力出版社，1999；

[2] 胡开富，陈晓洪，等. 云南省盈江大型灌区续建配套与节水改造项目“十二五”总体可行性研究报告[M]，2012，03：

[3]梁贞堂，宋长虹．黑龙江省典型灌区灌排两用渠道断面设计参数研究[J]，水利规划与设计，2018，04。

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