潮州市潮安区水利水电勘测设计室
摘要：灌溉渠道对于整个灌溉系统来说至关重要，因此，基于灌溉渠道的重要性，本文主要从渠道流速、渠道断面设计以及渠道跌水的布设三个方面来进行了相关探讨，并根据渠道设计的原则最现有渠系建筑物的布置提出一些的参考。
关键词：灌溉渠道；设计
0引言
灌溉渠道作为灌溉系统中一个单独的系统，又称为灌溉渠系，一般由干、支、斗、农四级固定的渠道组成，这些渠道不仅发挥着输水和配水的功能，而且还能完成一些既定的灌溉、给水、排水以及航运等重要任务。因此，相关人员在进行灌溉渠道的设计时，一定要合理地制定好灌溉渠道的级别，此外，还要设置好灌溉渠系上的相关建筑物。
1渠系规划布置的设计基本原则
灌溉渠道设计要考虑到当地的实际情况，设计前做好全面的调查工作，灌溉渠道在设计时要保证灌溉用水的单位水量能够实现最大效益，提高单位水量灌溉面积，使农业灌溉用水获得最大化的农业效益。
灌溉渠道在不影响灌溉的情况下，要与防洪防涝、航运水电等工程相结合，符合当地发展要求，综合治理洪涝与干旱。工作人员在保持灌溉区域水资源平衡基础上，对灌溉效益进行分析，选择合适的灌溉渠道设计方案。
在设计时需满足灌区的生态环境保护原则，处理好水利改造与当地环境之间的矛盾，尽量减少由于人为因素对环境造成的破坏。综合利用灌区的地表水与地下水，将水塘、渠道、沟道等储水、输水措施结合起来，对灌区的水资源进行综合利用。扩大灌溉面积，并提高水资源利用率。
2渠线的选定
渠道渗漏与输水时间及承水面积成正比，渠线越长，输水时间就越长，总承水面积就越大，相应渗漏损失也增大。所以选定渠线的原则应该是在保证灌溉面积的前提下，尽量缩短渠线长度。弯曲地段是绕线还是设置建筑物，要作动态分析择优选取。
3渠道流速的确定
衬砌渠道流速的大小，主要取决于渠道纵坡、采用的衬砌材料及方式、渠道流量、过水断面尺寸等水力要素。因此，流速选择必须根据当地条件具体分析确定。按经验，可以临界不冲流速为依据。官塘桥闸灌区在改造配套前，渠道纵坡基本上是1/6000，流速在0.3～0.5m/s。由于是土渠，淤积严重，杂草丛生，糙率逐年增大。在改造配套中，通过裁弯取直调整渠道纵坡到1/3000～1/4000左右。采用混凝土、浆砌块石等材料衬砌，糙率大大降低，流速达到0.7～1.2m/s，比改造前加快了一倍。在设计中，我们确定流速的基本原则是:在设计流量已定的情况下，渠道要保持不淤，不冲，设计流速应控制在引起淤积和冲刷的两种流速之间。即V不淤<V设计<V不冲。一般说来，设计时应以临界不冲条件为依据，以临界不淤流速作校核。
2.1不淤流速和不冲流速的确定
2.1.1不冲流速的定义及取值
水在渠道中流动时，具有的能量包括动能和势能，随着水流速度的增加，动能也随之增加，当水流速度达到一定值时，组成渠床的颗粒材料就会在水流的冲击作用下从母体脱落，通常把颗粒材料将要从母体脱落而没有脱落的水流速度称为不冲流速。
常用衬砌渠道的不冲流速，国内外学者通过实验室已经得出了比较详尽的数据，设计中可以参考表1。
表1常用衬砌渠道的不冲流速
2.1.2不淤流速的定义及取值
水流在紊流条件下，泥沙颗粒在紊能的作用下悬浮随着水流跳跃、翻滚向前运动所需要的最低流速称为不淤流速。以保证渠道中泥沙被冲走的流速下限，允许不淤流速应根据水流的携沙能力由各地区的经验公式确定。
3渠道断面的确定
渠道横断面设计应满足下列条件:(l)渠床稳定或冲、淤平衡；(2)有足够的输水能力；(3)渗漏损失最少；(4)施工、管理运用方便；(5)工程造价较小。要满足上述条件，最理想的横断面是水力最佳断面。
从水力学角度讲，半圆形断面为水力最佳断面。但实际施工中，流量较大的明渠断面很少采用半圆形，而是选取梯形断面最多。因为这种断面广泛适用于各类型渠道。它的优点是施工简单，边坡稳定，便于应用各种材料衬砌。但在断面设计中也涉及到一个最佳断面的问题。梯形渠道的水力最佳断面的宽深比条件，可按《水力学》有关公式求得。
3.1常用灌溉渠道的断面形式
防渗渠道中，明渠采用的断面形式繁多，有U型、梯形、矩形、半圆形、复合型。暗渠采用的有圆形、城门洞形、箱形以及拱形。通过对已建灌区采用的断面形式对比发现，大多数灌区明渠多采用U型或者梯形。究其原因，U型、梯形具有良好的水力性能，而且便于机械化施工，提高施工进度，缩短工期。暗渠多采用圆形或者箱形。基于水利设计的2项基本原则防冲、防淤，根据设计思路的不同，浑水渠道的设计可分为2类：不冲不淤渠道和冲淤平衡渠道。
3.1.1不冲不淤的设计
根据灌区的规模、作物的品种、种类，灌溉制度等一系列影响因素可以确定输水渠道的流量Q；根据修筑渠道材料的不同，基本可以确定修建后渠道的糙率n；边坡系数可以根据项目区工程地质的实际情况拟定。具体步骤如下：
（1）渠道断面采用下列公式：
b=1.4Q1/2
A=1.5Q5/6
式中：b—渠底宽度；A—渠道过水断面面积，；Q—渠道设计流量。
根据连续性方程计算出输水渠道的水深h、流速v、湿周χ、水力半径R。
判断流速v是否介于不冲流速和不淤流速之间，即：vs"<v<vs′。
3.1.2冲淤平衡的设计步骤
冲淤平衡渠道就是在夏秋季节有一定的淤积，在冬春季节有一定的冲刷。因此，渠道的设计流速略大于含沙量最小时的允许不冲流速，略小于含沙量最大时的允许不淤流速。
允许携沙能力与最大含沙量之间的换算关系为：
S=
根据公式反推出流速v，在由连续性方程计算过水断面面积A，结合经验公式确定湿周χ、水力半径R、水深h、底宽b，然后进行纵坡设计。
4渠道跌水的布设
跌水是指水流在地面流动时，为减少高差对渠道冲刷的不利影响从而设计的建筑物。从以往的施工状况来看，跌水的布设问题可通过以下几种途径解决。（1）在布设施工中缺乏施工精确度，农村不具备过高的施工技术，达不到设计施工要求。所以在今后的设计工作中，要对当地的实际情况进行仔细分析，并借鉴成功的案例进行施工。这样一方面可保证施工的有效性，另一方面可提高施工质量，减少施工的维护次数。（2）由于设计者缺乏经验，容易造成水利渠道跌水布设表面看起来没问题，但应用起来则漏洞百出。夏季降水量较大，客观上还会威胁农田水利渠道的安全。在以后工作中不得随意聘请缺乏经验的设计人员，在设计时需根据国家的要求和相关标准来进行，选择优良的材料，保证后期用水安全。（3）当农田水利渠道跌水的布设完成之后，经常无人审核便直接投入使用。这种情况以后要坚决抵制，所有布设结束之后，必须经过专业部门严格审查，审查无误后才可正式投入使用，减少安全威胁，充分发挥灌溉渠道的功能。
5结束语
综上所述，在渠道配套建设中，合理的规划设计加上良好的施工质量，对于减少渠道的输水损失，提高渠道的利用率，起着关键作用。本文主要通过对灌溉渠道设计中一些主要问题进行分析，并由此得出了一些设计的基本原则和一些基本的注意事项，并列举出了一些相关的计算公式，对今后的灌溉渠道设计有着一定的参考意义。
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