農(nóng)田水利課件

緒論

水文學(xué)：廣義：是研究地球自然界中水的存在及其變化運(yùn)行規(guī)律的一門科學(xué)狹義：分農(nóng)業(yè)水文學(xué)、工程水文學(xué)……農(nóng)業(yè)水文學(xué)：研究在一定地區(qū)范圍內(nèi)自然界中水分循環(huán)變化規(guī)律在灌溉、排水、水土保持中的應(yīng)用。內(nèi)容：1、地球上的水分循環(huán)及水量平衡

2、降水、徑流的發(fā)生及其變化規(guī)律

3、有關(guān)的水文統(tǒng)計計算第一節(jié)自然界中的水分循環(huán)與水量平衡一、自然界中水的分布地球總面積約5.1億平方公里，其中海洋3.61億平方公里，占地球總面積的70.8%，陸地面積約為1.49億平方公里，只占地球面積的29.2%。且大部分在北半球。陸地上水流有兩個區(qū)域：1、外流區(qū)――河流的徑流直接注入海洋2、內(nèi)流區(qū)――河流的徑流注入陸地湖泊、沼澤或沙漠自然界水分主要存在于：地表水――存在于地球表面上地下水――存在于地球表面以下大氣水――以水汽的狀態(tài)存在于大氣中二、自然界中的水分循環(huán)1、循環(huán)過程：可分為大循環(huán)和小循環(huán)兩種地球表面水太陽熱量蒸發(fā)水汽空中從一處移到另一處適當(dāng)條件下結(jié)成液體或固體形成雨、雪、冰雹降回地球表面下滲、徑流、蒸發(fā)2、產(chǎn)生水分循環(huán)的原因外因：太陽輻射和地心引力內(nèi)因：水的物理特性氣態(tài)液態(tài)固態(tài)3、循環(huán)特點(diǎn)：大循環(huán)：海陸之間的水分循環(huán)，易改變氣候小循環(huán)：海洋和陸地內(nèi)部之間的水分循環(huán)或局部區(qū)域的水分循環(huán)三、水量平衡（一）水量平衡原理長期觀察的結(jié)果：大氣中的水汽密度平均值不變海洋中水面高度平均值不變說明：地球上多年平均降水量=地球上多年的蒸發(fā)量水量平衡原理：對于任意區(qū)域，任意時段內(nèi)，來水量=去水量±該區(qū)蓄水量變化值（二）水量平衡方程式1、地球上的水量平衡方程式

P陸

=E蒸

—R徑

±△S蓄

P海

=E蒸

+R徑±△S蓄

多年平均：

……①

……②由以上兩式得即地球上多年平均降水量=地球上多年平均的蒸發(fā)量2、某一區(qū)域水量平衡方程式（P+G+A）--(S+E+Q)=±△Q式中：P：降水量G：來自外區(qū)的地下水量A：大氣中水汽在地表及土壤中凝結(jié)的水量S：流至外區(qū)的面徑流量E：該地區(qū)的總蒸量Q：流出該區(qū)的地下徑流量△Q：一定時段內(nèi)，該地區(qū)的水分盈虧公式說明：某一地區(qū)能包括的空間內(nèi)水的盈虧，等于進(jìn)入此空間的來水量和流出此空間的去水量之差。第二節(jié)降水與徑流一、降水（一）有關(guān)名詞

1、降水總量：指一定時段內(nèi)，降落在某一面積上的總水量，單位：mm,m3，符號：P

2、降水歷時與降水時間降水歷時：指一場降水自始至終所經(jīng)歷的時間（在此時間內(nèi)的連續(xù)降水）降水時間：是對應(yīng)于某一降水量時經(jīng)歷的時間（在降水時間內(nèi)不一定連續(xù)降水，如梅雨季節(jié)）

3、降水強(qiáng)度：單位時間的降水量，用表示。

4、流域：匯集地面水和地下水的區(qū)域（二）降水觀測與計算1、觀測：以每日北京時間8時為界，8時以后為當(dāng)日，8時以前的降水為昨日降水。一般一天觀測一次，降水強(qiáng)度大時每兩個小時觀測一次。設(shè)備：雨量計或雨量器觀測標(biāo)準(zhǔn)：測量降水深度

2、計算：地形平坦：雨量站分布均勻，按算術(shù)平均值計算地勢有較大高差，雨量站分布不均，按加權(quán)平均值計算

fi：表示各雨量站所在多邊形面積（km2）

F：表示流域總面積(km2)

Xi

：表示該雨量站一次降水量(mm)二、蒸發(fā)水面蒸發(fā)：江、河、湖、海等水體的蒸發(fā)陸面蒸發(fā)：土壤和葉面的蒸發(fā)設(shè)備：蒸發(fā)皿，直徑80cm，套盆蒸發(fā)皿觀測時間：每天北京8時為分界一般每天觀測一次公式：折算系數(shù)=實(shí)際水體的蒸發(fā)量/蒸發(fā)皿觀測的蒸發(fā)量一般系數(shù)K＝0.8—0.9K值表示蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量不等于大水體的實(shí)際水面蒸發(fā)量三、徑流（一）徑流及其表示單位

Ⅰ徑流：降水后沿地面或地下運(yùn)動著的水流地表徑流――指降水經(jīng)消耗后的水量沿地表運(yùn)動的水流地下徑流――指降水下滲飽和后能沿地下運(yùn)動的水流Ⅱ表示單位：1、流量（Q）：單位時間內(nèi)通過某一河槽斷面水流的體積，以米3/秒計。2、徑流深（Y）：指河流某一時段徑流總量平均分布于全流域上的深度。（以mm計）3、徑流總量（W）：指一定時期內(nèi)通過河流某一斷面的總水量。（以m3

或萬m3計）W＝QT４、徑流系數(shù)（a）：某時段內(nèi)的徑流量與同一時期的降水量之比５、徑流模數(shù)：單位流域面積的徑流量，以秒立方米/平方公里計（二）地面徑流的形成過程

1、降水過程：降水是形成徑流的基本因素，決定徑流過程趨勢

2、蓄滲過程：水分下滲土壤達(dá)到飽和的過程，包括填洼、截流等，此過程也稱損失過程

3、漫流過程：土壤飽和、植物截流，地面填洼以后形成的坡面小股水流，徑流開始形成

4、河網(wǎng)匯流過程：多股漫流匯集河網(wǎng)所形成，是降水的水量第二次分配。四、下滲1、滲吸階段：滲吸速度=滲入水量/滲入時間（毫米/分或毫米/小時）式中：f0—初始時的滲吸速度

t—滲吸階段時任一滲入時間

α—系數(shù)（可由試驗(yàn)測得）2、滲透階段

V=KJ

V：滲透速度

K：滲透系數(shù)，表示在某一給定的勢梯度下，水在土壤中流動的透暢程度J：水力梯度，表示在土壤中水流運(yùn)動方向上的兩點(diǎn)靜水壓差與水流滲過土壤距離之比五、影響徑流和下滲的因素

1、土壤的特性2、降雨特性3、植被情況4、地形5、人類活動第三節(jié)水文統(tǒng)計的基本知識一、水文統(tǒng)計分析計算途徑（一）數(shù)理統(tǒng)計法：用數(shù)理統(tǒng)計規(guī)律近似反映水文要素（年徑流量、日平均流量、洪水流量、水位）的變化規(guī)律。數(shù)理統(tǒng)計中認(rèn)為：（１）水文要素的變化具有偶然性（２）水文要素的變化具有重復(fù)性運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計規(guī)律，以實(shí)測資料為樣本，分析以往發(fā)生和估計將來發(fā)生的可能情況（二）成因分析法：研究水文要素的物理成因：影響河流的水文要素有：氣象因素、地理因素、土壤因素、植被因素、人類活動等因素。目前成因分析法只能定性不能定量。二、水文統(tǒng)計的頻率計算（一）頻率計算的出發(fā)點(diǎn)

1、觀測資料：水文要素的樣本和總體資料

2、出發(fā)點(diǎn)：為了推求若干年一遇（某一頻率）的年徑流量或若干年一遇（某一頻率）的洪水，把降水、徑流等水文要素視為隨機(jī)變量，找出這些隨機(jī)變量的統(tǒng)計規(guī)律，作為工程規(guī)劃、設(shè)計的依據(jù)。（二）對選擇水文統(tǒng)計資料的要求：１、代表性高，觀測成果可靠，盡可能連續(xù)性資料２、觀測資料時間盡可能長，一般應(yīng)大于３０年（三）經(jīng)驗(yàn)頻率計算：完全根據(jù)實(shí)測資料用數(shù)理統(tǒng)計方法進(jìn)行水文統(tǒng)計計算，算出各個實(shí)測資料的頻率，屬經(jīng)驗(yàn)頻率。

P=m/nm：指某一個樣本在樣本總數(shù)的位置

n：指資料樣本總數(shù)為防止出現(xiàn)頻率P＝100%的不合理情況，將上式改成

經(jīng)驗(yàn)頻率計算步驟：1）選擇水文要素（降水、徑流、水位等）系列2）將各實(shí)測資料從大到小排列，編順序號mi3）按公式算出各實(shí)測經(jīng)驗(yàn)頻率4）在頻率格低上繪出經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)5）連線形成經(jīng)驗(yàn)頻率曲線某水文站年降雨量經(jīng)驗(yàn)頻率計算表年份年降雨量(毫米)序號m按大小排列的年降雨量(毫米)經(jīng)驗(yàn)頻率%(累積經(jīng)驗(yàn)頻率p=m/(n+1)100%19861158.512332.56.219871988.522235.612.51988127232181.718.819892235.641988.52519901410.751775.631.219912181.761521.637.519921364.771470.443.819931340.581464.75019941775.691452.556.219952332.5101410.762.519961464.7111364.768.819971521.6121340.57519981320.5131320.581.219991452.514127287.520001470.4151158.593.8舉例經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)不能直接連線代表經(jīng)驗(yàn)頻率曲線，而是這些點(diǎn)對稱分布于曲線兩側(cè)，曲線是連續(xù)光滑的。重現(xiàn)期：頻率的另一種表示方法，指水文要素在若干年中平均出現(xiàn)一次的機(jī)會或稱多少年一遇，用符號T表示。重現(xiàn)期和頻率的關(guān)系：對于洪水：T=1/P對于徑流（抗旱）T=1/(1-P）三、理論頻率曲線（一）理論頻率曲線的意義和性質(zhì)1、理論頻率曲線的意義由于繪制和使用經(jīng)驗(yàn)頻率曲線，在技術(shù)上是簡便的，但存在以下缺點(diǎn)：1）水文統(tǒng)計計算中往往求得較稀頻率的設(shè)計洪水和較高保證率的徑流，若按經(jīng)驗(yàn)頻率曲線則要向外延長很多，這樣存在一定的任意性。2）水文要素的統(tǒng)計規(guī)律有一定的地區(qū)性。經(jīng)驗(yàn)頻率曲線很難解決無實(shí)測資料的小流域水文計算和興利防洪問題因此，要采取另外一種途徑解決上述問題，即理論頻率曲線2、性質(zhì)：從實(shí)測的經(jīng)驗(yàn)頻率出發(fā)，從數(shù)理統(tǒng)計學(xué)的已知頻率函數(shù)中選取出來的。3、水文計算中常用的理論頻率曲線：皮爾遜Ⅲ型曲線利用模比系數(shù)、統(tǒng)計參數(shù)，列出表格求出相應(yīng)頻率模比系數(shù)：Kpi=xi/xi：水文要素任一隨機(jī)變量：水文要素統(tǒng)計樣本總數(shù)的平均值4、計算實(shí)例，見教材。從實(shí)例知，要繪制一條理想的理論頻率曲線，關(guān)鍵要計算三個統(tǒng)計參數(shù)，并應(yīng)有一個適線、配線過程

②均方差：兩系列均值相同的情況下，σ可以反映變量相對于均值的離散程度考慮到總體與樣本的差別，上式中的分母減1

上例中：σ1＝5，σ2＝9③對于兩系列均值不同時，要表示系列相對均值的離散程度，采用離散系數(shù)Cv表示3）偏態(tài)系數(shù)Cs表示系列中大于均值的數(shù)值與小于均值的數(shù)值出現(xiàn)機(jī)會的對比情況。式中，當(dāng)n≥100，計算才有意義，現(xiàn)實(shí)中一般沒有n≥100的觀測資料，故選用Cs=？Cv進(jìn)行配線。一般分析洪水Cs=(3~4)Cv；分析徑流Cs=(2~3)Cv（三）、適線法配線（1）統(tǒng)計參數(shù)對頻率曲線的影響均值均值大的頻率曲線位于均值小的頻率曲線的上方注:兩者關(guān)系，頻率分布曲線上的一塊面積相當(dāng)于頻率曲線的一段線段。離散系數(shù)Cv

Cv=0時，頻率分布曲線為一條直線，說明變量均等于均值

Cs不變，Cv愈大，頻率曲線就偏離均值的水平線愈陡，說明隨機(jī)變量對于均值愈離散偏態(tài)系數(shù)Cs

當(dāng)Cv相同，x與均值相同，則Cs=2Cv時，頻率分布曲線呈對稱分布，表示大于均值與小于均值變量出現(xiàn)的機(jī)會相等，故理論頻率曲線與均值的交點(diǎn)頻率為P=50%Cs>2Cv時，累積曲線上的與均值交點(diǎn)對應(yīng)頻率小于P=50%，曲線上陡下緩。曲線上端和下端都位于Cs=2Cv曲線上方，而中間位于Cs=2Cv曲線下部

Cs<2Cv時，頻率曲線向大于均值的一邊，表現(xiàn)在累積頻率曲線上與均值對應(yīng)的交點(diǎn)頻率必然大于P=50%，此時，頻率曲線上端和下端都位于Cs=2Cv曲線下方，而中部位于Cs=2Cv曲線上方（2）適線法定線①根據(jù)所選擇的水文統(tǒng)計資料，計算并繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線②計算統(tǒng)計參數(shù)：

③根據(jù)選定的Cs、Cv值模比系數(shù)Kp值表。查Kp值表上Cv值對應(yīng)頻率（P=0.01~99.99%）和對應(yīng)的Kp值，繪制理論頻率曲線。（必須與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線繪在同一頻率格紙上）④適線若：理論頻率曲線位于經(jīng)驗(yàn)頻率曲線上方或下方，此時應(yīng)改變均值若：理論頻率曲線比經(jīng)驗(yàn)頻率曲線陡，此時應(yīng)減小Cv值使兩線配合若：當(dāng)理論頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線配線時，發(fā)生理論頻率曲線上端和下端都位于經(jīng)驗(yàn)頻率曲線上方，中部又在下方，此時應(yīng)減小Cs=？Cv值。經(jīng)過兩到三次改變Cs值配線后，使兩線配合良好為止根據(jù)配合良好的理論頻率曲線（選定的理論頻率曲線）可查出任一頻率的水文統(tǒng)計所需的水文要素值

第四節(jié)、年徑流分析與計算一、為什么要計算河流來水量1、問題提出：水庫有三個庫容：墊底庫容、興利庫容和防洪庫容2、河流來水量計算目的：為確定符合一定設(shè)計保證率的水庫興利庫容，必須知道堤址處河流逐年來水量及來水過程（月旬徑流量）和逐年灌溉用水量。根據(jù)來水、用水配合，可求得各處所需的興利庫容然后對逐年興利庫容進(jìn)行頻率分析計算，便可確定符合標(biāo)準(zhǔn)（設(shè)計保證率）的水庫興利庫容。本節(jié)講來水，下章講用水二、確定設(shè)計頻率：設(shè)計來水量大小和國民經(jīng)濟(jì)綜合考慮三、設(shè)計年徑流：1、當(dāng)河流來水量（流量）連續(xù)觀測資料大于30年，按第三節(jié)水文統(tǒng)計方法步驟進(jìn)行分析計算，求出設(shè)計頻率的河流來水量2、當(dāng)水文統(tǒng)計資料小于30年時，一般不能計算。如果只有這些資料可進(jìn)行徑流系列延長。如降水資料大于30年或50年，徑流資料小于30年，將降水資料與徑流資料相同年份的取出進(jìn)行相關(guān)分析，然后根據(jù)繪出相關(guān)直線，找出有降水資料而無徑流資料的徑流。這種方法為圖解相關(guān)法。另一種方法：相關(guān)分析法。相關(guān)分析法。相關(guān)系數(shù)：r＝0，不相關(guān)r＝1，完全相關(guān)r＞0.8，密切相關(guān)（要求） 舉例見教材四、徑流年內(nèi)分配（1）徑流年內(nèi)變化特點(diǎn)：一、以年為周期的循環(huán)性季節(jié)性變化；二、徑流年內(nèi)變化與年徑流量大小有關(guān)：1、年徑流量大，則洪水徑流量大，而枯水季徑流增加不多，年內(nèi)分配不均。2、年徑流量小，則洪水徑流量小，而枯水季徑流減少不多，年內(nèi)分配均勻。（2）分配方法：典型年放大法（同倍比放大法、同頻率放大法）（3）設(shè)計典型年：與設(shè)計年徑流量相當(dāng)?shù)膶?shí)際年份同倍比放大法：選典型年：①選擇以往出現(xiàn)過的實(shí)際年份作為典型年②典型年的年徑流量與設(shè)計年的年徑流量相接近③所選擇的典型年時用水不利的年份④要有一定的代表性確定放大倍比K=設(shè)計年徑流量/典型年徑流量徑流年內(nèi)分配：根據(jù)典型年各月的徑流量利用同一放大的倍比進(jìn)行放大，即為設(shè)計年徑流內(nèi)分配過程同頻率放大法：選擇典型年計算放大倍比：對最枯月：K月

=Y月P/Y月典對最枯季K季=（Y季P—Y月P）/（Y季典

——Y月典）對其他月份K年=（Y年P(guān)—Y季P）/（Y年典

——Y季典）如青山華陂堰。典型年為1993年1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12K枯K月K枯

K

K枯K枯

地下水的開采與利用第一節(jié)概述

一、名詞術(shù)語在北方平原、東北平原、西部內(nèi)陸盆地這些地區(qū)，雨量少、分布不均、鹽堿化、次生鹽堿化威脅大，并且局部有沼澤化和沙荒災(zāi)害，但地下水資源豐富，這些地區(qū)要進(jìn)行綜合治理。①旱、澇、堿綜合治理（灌排措施）；②因地制宜、分區(qū)治理；③井渠結(jié)合，地面水、地下水聯(lián)合運(yùn)用。1、地下水地質(zhì)學(xué)定義：貯存在地球表面沉積層孔隙中或基巖裂隙中的重力水。水力上定義：地下水位以下的水稱地下水（在地下能形成自由水面的水）。2、含水層：貯存地下水的水層稱含水層。3、透水層：地下水可以通過的水層稱透水層。4、不透水層：地下水不容易通過的土層稱不透水層。二、地下水的主要類型1、潛水：埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定的隔水層以上含水層中的重力水，又稱淺層地下水2、層間水：埋藏于兩個隔水層之間的地下水，又分無壓層間水和有壓層間水。3、裂隙水和溶洞水：貯存和運(yùn)動在基巖裂隙中的地下水稱裂隙水；埋藏在溶洞中的地下水稱溶洞水。4、泉：地下水，適當(dāng)?shù)臈l件下涌出地表成為泉三、灌溉對于地下水質(zhì)的要求1、地下水溫：控制在8－12℃，不超過20℃2、地下水含鹽量：根據(jù)作物種類、灌溉土壤及其底層土的特性，所采用的農(nóng)技術(shù)、灌溉技術(shù)、氣候及其他條件而定，但要求含鹽量不大于每升三克時可用于灌溉。四、地下水的主要來源和特性1、來源：地下水主要來源是由于滲透作用和凝結(jié)作用形成。滲透：大氣降水（雨、雪等）和地表水（江河湖海）滲透地表以下形成地下水。凝結(jié)：當(dāng)巖石或土層空隙中的大氣飽和能凝結(jié)成水滴形成一定數(shù)量的地下水。2、特性a、具有流動性、恢復(fù)性（通過補(bǔ)給作用恢復(fù)）b、補(bǔ)給與消耗可變性（視開采情況而異）c、補(bǔ)償是有限的（關(guān)系到開采問題）第二節(jié)可開采利用的地下水資源

在地下水開采之前，由于天然的補(bǔ)給和消耗長期保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，在開發(fā)利用的條件下，由于增加了消耗量，打破了原來相對平衡狀態(tài)，使地下水位下降，嚴(yán)重地區(qū)會使地面沉降，因此開采是有限度的。一、地下水儲量1、靜儲量：天然條件下，靜水位以下的地層中所儲存的水量。2、動儲量：指地下水的徑流量3、調(diào)節(jié)儲量：年內(nèi)靜水位和最高水位之間的土層中所儲存的水量4、開采儲量：一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，可開采利用的水量二、可以開采利用的地下水資源可開采的地下水資源：1)、可以補(bǔ)償?shù)馁Y源，可以恢復(fù)平衡的地下水即淺層地下水2)原來儲存在含水層中的資源，開采后難以恢復(fù)只能限量開采淺層地下水資源1、開采區(qū)內(nèi)地下水的補(bǔ)給或消耗a、降雨入滲補(bǔ)給：c、河流或大型溝渠對地下水的滲補(bǔ)給或排泄2、開采區(qū)水平方向地下水的補(bǔ)給K：地下含水層滲透系數(shù)

H：地下含水層平均厚度，以米計

J：地下水水力坡度

B：計算范圍內(nèi)含水層寬度3、可以開發(fā)利用的地下水儲存量第三節(jié)地面水、地下水儲量與灌溉需水量平衡計算一、當(dāng)?shù)氐乇硭畠α坑嬎?同第一章第五節(jié))二、需水量計算（同第二章灌溉用水量計算）三、地面水、地下水儲量與灌溉需水量的平衡計算1、灌溉保證率的確定豐水年P(guān)＝50%；中等干旱年P(guān)＝75%；干旱年P(guān)＝90%2、設(shè)計頻率來水量與用水量平衡計算來水量用水量盈虧地表水

總計M毛A總計外調(diào)來水當(dāng)?shù)匦钏叵滤_采儲量①②③④=①+②+③

⑧=④-⑦⑨=⑦-④

第四節(jié)地下水開發(fā)利用規(guī)劃一、地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃原則1、全面規(guī)劃、統(tǒng)籌安適2、必須堅持淺、中、深相結(jié)合、合理布局、分層取水3、地下水的開發(fā)利用必須與地區(qū)旱、澇、咸的治理統(tǒng)一規(guī)劃二、規(guī)劃的內(nèi)容1、資源評價：評價地下水從質(zhì)量和數(shù)量兩方面2、規(guī)劃區(qū)的井型選擇：根據(jù)不同的水文地質(zhì)條件選擇不同的井型，分為：完全井和非完全井3、井深的確定：根據(jù)含水層的性質(zhì)和厚度來決定規(guī)劃區(qū)有數(shù)層含水層的井深，作到淺、中、深相結(jié)合考慮沉淀管的長度終孔深度處巖性4、井徑的確定

式中：Q：單井出水量

R：井的影響半徑

r：井徑5、井距的確定在大面積水文地質(zhì)條件差異不大，地下水補(bǔ)給比較充足，地下水源較豐富，地下水靜水位降深在一定時間內(nèi)可達(dá)到相對穩(wěn)定時，水井的井距主要取決于井的出水量和所能灌溉的面積。式中：F：單井控制灌溉面積(畝)Q：單井流量(立方米/時)T：整個面積一次灌溉水所需要的時間(天)t：每天灌水時間（時）M：灌水定額(立方米/畝)η：渠系水利用數(shù)6、井灌區(qū)的田間工程布置形式1)井位在灌溉地塊中間向四周供水，----地形平坦2)井位設(shè)在地塊較高一側(cè)，向一側(cè)供水----坡地3）井位垂直地下水流向布置或沿河直線布井，同時要求供電線路短4）干渠是一井一條，支渠數(shù)按田塊大小而定5）井渠結(jié)合地區(qū)，應(yīng)布置成一套系統(tǒng)7、規(guī)劃區(qū)的擬建井?dāng)?shù)的確定單井灌溉面積（畝或公頃）式中：Q：單井流量(立方米/時)T：整個面積一次灌溉水所需要的時間(天)t：每天灌溉時間（時）M：灌水定額(立方米/畝)規(guī)劃區(qū)的井?dāng)?shù)式中：F區(qū)：規(guī)劃區(qū)的灌溉面積三、井灌區(qū)的田間工程布置1、按單井控制的面積采用上述二種布置形式2、井渠結(jié)合布置四、地下水人工回灌地下水的人工補(bǔ)給稱回灌?；毓嗨矗簲r蓄的降雨；利用河流汛期和汛后的來水；灌區(qū)的退水；城市和工業(yè)用水回灌方式：田面入滲、溝渠入滲、坑塘蓄水入滲及利用水井注水

防洪排澇規(guī)劃第一節(jié)概述

一、防洪工程標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)下游保護(hù)對象及建筑物等級而定(見水庫規(guī)劃表3-8)二、防澇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：機(jī)電排灌，設(shè)計一般按10年一遇，規(guī)劃可按20年一遇，其中還要考慮排澇天數(shù)，與作物耐淹能力有關(guān)。土地整理設(shè)計規(guī)程對各省區(qū)排澇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定。三、造成農(nóng)田水分過多的原因及表現(xiàn)形式：1、原因：①降雨量過大或過于集中或陰雨連綿

②河流洪泛、訊期河堤決口淹沒農(nóng)田

③區(qū)外徑流入侵

④地形低洼，地下水匯集，造成地下水位上升

⑤灌溉水補(bǔ)給過量2、表現(xiàn)形式：地面積水、地下水位上升(過高)、土壤過濕3、排水原則：減少來水量；加大出水量。4、措施：1)、截流，做圍堤；2)排除地表水，建排水閘、站，修排水溝，降低地下水位，改良土壤。四、造成排水阻滯或排水不良的原因及處理措施一)原因：1、地形：坡度平緩、出流不暢排水無出路2、外水頂托：外水位高于內(nèi)水位，排泄困難3、排水設(shè)施：排水設(shè)施不完善、不配套、管理不善4、土壤：土壤粘重透水性差，滯水能力強(qiáng)二)措施1、平原區(qū)對原河道拓寬、疏通、擴(kuò)大排水能力開新河，增加排水出路低洼易澇地區(qū)設(shè)抽水站，集中排水。開挖截流溝，做到高水高排，低水低排2、沿海濱湖區(qū)分隔內(nèi)外水，做圍堤，修建排水閘、站，做到洪澇分治3、改善土壤蓄水、排水條件，改良土壤大搞農(nóng)田基本建設(shè)，進(jìn)行土地整理，改良水土保持，增強(qiáng)排水性能等第二節(jié)排水系統(tǒng)的規(guī)劃布置一、系統(tǒng)組成田間排水溝系統(tǒng)：毛溝、農(nóng)溝輸水溝系統(tǒng)：斗、支、干、總干溝容泄區(qū)：江、河、湖二、布置：溝、渠、路相結(jié)合布置1、相鄰布置2、相間布置三、排水系統(tǒng)選擇分明溝排水、暗溝排水、豎井排水，具體選擇見教材列表種類。第三節(jié)排澇流量計算地面排水的目的主要是排除地表徑流，匯流是一個復(fù)雜的過程，從理論上找出一個數(shù)學(xué)公式很難，地面排水設(shè)計流量是根據(jù)暴雨實(shí)測資料，具體分析地區(qū)徑流的影響因素及其形成規(guī)律，找出確定排水設(shè)計流量的方法和經(jīng)驗(yàn)公式。一、地區(qū)排水模數(shù)經(jīng)驗(yàn)法適用：大面積排水，從排水地區(qū)徑流的形成，通過任一斷面的排水流量都是隨時間變化的，因此，排水溝一般按最大流量設(shè)計。二、平均排除法適用：小范圍100平方公里以下（區(qū)域）及局部地區(qū)排水，設(shè)計流量按平均排水量加以確定，同時考慮作物的耐淹能力。公式：式中：Y——設(shè)計徑流深(mm)F——排水面積(km2)t——每天排水時數(shù)（自排按24h計，抽排按20～22h）

T——作物允許排水天數(shù)(天)第四節(jié)控制地下水位的排水溝地下水位較高或鹽堿化威脅的灌區(qū)，必須修建控制地下水位的田間排水溝，以防降水灌溉和沖洗鹽堿引起地下水位上升，防止?jié)n害或土壤鹽堿化。一、地下排水流量計算

(立方米/秒)q地下——設(shè)計地下徑流率(立方米/秒/平方公里)F——排水面積(平方公里)單位寬度下降水量：

?F＝1/2（?h1+?h2）（x1－x2）單位寬度上的排水量：

(公升/秒)，

式中：σ—土壤出水系數(shù)（可直接測定）二、控制地下水位的溝深與間距的確定(一)溝深與間距關(guān)系1、同一排水溝深（或間距），排水溝間距（或深度）越小，降水時，地下水上升高度越小，雨后地下水回落越快；反之則慢。2、如果在允許時間內(nèi)，要達(dá)到要求的地下水埋深，排水溝間距越大，則要求溝深越大；反之越小。適合的溝深、間距應(yīng)根據(jù)：

1)作物要求的地下水埋深

2)排水溝邊坡、穩(wěn)定條件和土壤的透水性

3)施工難易及經(jīng)濟(jì)條件(二)溝深與間距的確定1、溝深（米）式中，ΔH：作物允許的地下水埋深

Δh：兩溝中心點(diǎn)至地下水位降落的水面距離，Δh=0.2~0.3mS：溝中水深，一般為0.1~0.2m一般要求降低地下水位的溝深應(yīng)大于1m（田面到溝底）2、間距（經(jīng)驗(yàn)公式法和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法）（1）經(jīng)驗(yàn)公式①Donnan（董南）公式——適用于穩(wěn)定流（米）

開挖排水溝的目的在于使地下水位維持在一定深度式中：S—溝中水深H—達(dá)到一定要求時，地下水面距溝底的深度(米)K—滲透系數(shù)（米/天）R0—地下水的補(bǔ)給強(qiáng)度(毫米/晝夜)（2）經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見教材第五節(jié)排水溝斷面設(shè)計

排水溝斷面設(shè)計：縱斷面——設(shè)計水位，橫斷面——設(shè)計溝深、底寬一、排水溝設(shè)計水位設(shè)計水位：排澇水位——地表徑流控制排漬水位——地下水流量，控制的地下水（一）排漬水位即排水溝經(jīng)常維持的水位推算：——農(nóng)溝——斗溝-----支溝——干溝——總干溝（二）排澇水位1、容泄區(qū)（出口）水位較低可自排按容泄區(qū)水位及水位銜接要求（按上述公式）逐級向上推算2、容泄區(qū)水位較高時（1）無內(nèi)排站最高水位低地面0.2～0.3米或與地面平齊（2）有內(nèi)排站溝道兩邊筑堤，最高水位可高于地面2～3米二、排水溝橫斷面設(shè)計(設(shè)計步驟基本與渠道橫斷面設(shè)計相同)1、縱坡視地形而確定，比降以不沖不淤為宜2、邊坡與溝道土質(zhì)、護(hù)石材料有關(guān)，渠道的邊坡要比排水溝的邊坡要稍陡3、糙率與溝道材料有關(guān)，參考渠道糙率4、不沖不淤流速，參考渠道標(biāo)準(zhǔn)5、斷面設(shè)計第六節(jié)排水閘規(guī)劃

排水閘作用：排水、擋洪一、規(guī)劃內(nèi)容首先選定閘址，再確定閘底板高程、閘孔尺寸、閘頂高程等。1、確定閘底板高程1)與干溝溝底齊平，盡量能將澇區(qū)的澇水全部排出2)考慮施工的要求與地形條件：a、考慮孔寬與閘高比例要協(xié)調(diào)；b、施工方便2、閘孔寬度確定1)規(guī)定時間內(nèi)搶排全部排水流量2)孔寬與孔高比例協(xié)調(diào)3)有內(nèi)排站，有內(nèi)湖調(diào)蓄，閘孔寬度可以減小4)無內(nèi)排站，無內(nèi)湖調(diào)蓄高水高排——自排——排水閘低水低排——抽排——排水站5）排水流量計算：a、小面積排水考慮作物耐淹要求，按平均排除法計算；b、大面積排水按地區(qū)排水模數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式計算。要求，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高于排水溝（建筑物不易拓寬，溝道易拓寬）。第七節(jié)堤防工程一、堤防的規(guī)劃原則1、堤防的規(guī)劃應(yīng)與流域規(guī)劃、地面的水利規(guī)劃相結(jié)合，并成為總體規(guī)劃的一部分。2、堤防的上下游、左右岸應(yīng)統(tǒng)籌兼顧，使堤防能行之有效地直到防洪安全的作用3、保證主要江河堤防不發(fā)生改道性決口，并確保廣大農(nóng)村、交通干線和工業(yè)城市的主要堤防不決口。4、根據(jù)不同河流、不同地段和保護(hù)區(qū)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性，選定不同的堤防防洪林標(biāo)準(zhǔn)和堤防斷面。5、在堤防遭到特大洪水襲擊時，要有照顧全局，確保重點(diǎn)，決定取舍的方案和措施，把洪水災(zāi)害控制在最小范圍內(nèi)。二、堤防的設(shè)計1、擬定堤防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。見表6—132、提防間距和堤頂高程的確定3、堤防標(biāo)準(zhǔn)斷面確定：堤頂寬度與堤防邊坡堤頂寬度：穩(wěn)定因素、交通要求，有的結(jié)合居民點(diǎn)布置，都應(yīng)根據(jù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。堤防邊坡：應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定要求，依土質(zhì)，提高不同坡向確定（見教材表）4、堤防護(hù)岸工程：1)干砌塊石護(hù)坡，風(fēng)浪壓力、邊坡大小對坡面穩(wěn)定的要求2)草皮護(hù)坡：一般為背水面，經(jīng)濟(jì)、適用3)拋石護(hù)岸：便于應(yīng)急搶險，水下能自動調(diào)整，適應(yīng)河床變形，不影響整體，要求較大塊石。

第八節(jié)防汛搶險

一、組織準(zhǔn)備工作二、掌握水情三、巡堤查驗(yàn)1、巡堤路線2、工具3、巡查方法：

1)四到：手到、腳到、眼到、耳到

2)五時：吃飯時、換班時、黃昏時、黎明時、刮風(fēng)下雨時四、正確的運(yùn)用工程及搶險1、防浸溢，最常用的方法是修筑子堤2、防滲透，原則為臨河防滲、背河導(dǎo)滲3、堵漏洞，，常稱管涌。當(dāng)臨水面堵塞困難時，可在管涌處做反濾層，濾水阻止管涌擴(kuò)大。4、防脫坡，基本原則是消除滲水壓力、恢復(fù)堤支穩(wěn)定導(dǎo)滲修坡。5、防浪窩：一是消除波浪的力量，二是加強(qiáng)堤防本身的強(qiáng)度，用草排漂浮物固定在水面上，以及用塊石護(hù)坡。6、潰口堵復(fù)：①在決口下游扒口，使?jié)⑺畾w入本河；②堵口—平堵，由河底墊高，截斷水流；立堵，常用拋石堵口。

灌溉方法與灌水技術(shù)灌溉方法是指灌溉水以什么形式來濕潤土壤，使灌溉水轉(zhuǎn)化為土壤水，以滿足對作物供水的需求。灌水技術(shù)指一定的灌溉方法下，為達(dá)到供給作物的水分適時適量和均勻一致，而擬定的系統(tǒng)的田間工程和采取的一系列的技術(shù)要求我國目前現(xiàn)有的灌溉方法有：地面灌溉：以地表水借重力和土壤毛細(xì)管的作用潤濕土壤地下灌溉：利用埋設(shè)在地表下的管道系統(tǒng)，將灌溉水引入田間耕作層，并借土壤毛細(xì)管作用浸潤土壤。噴灌：利用專門設(shè)備將有壓水送到灌溉地區(qū)，并噴射到空中散成細(xì)小水滴進(jìn)行灌溉滴灌：通過埋設(shè)在地下或在地表的小直徑塑料管利用滴頭將水分或養(yǎng)分滴到作物根部濕潤土壤的方法后兩種是典型的節(jié)水灌溉方法第一節(jié)地面灌溉1、畦灌是用田埂將灌溉土地分為畦田，水從輸水溝或直接從毛渠引入畦田后，形成薄水層，沿畦田坡度方向流動灌溉。特點(diǎn)是灌后田面無水層。適用冬播作物，如小麥等2、溝灌法：是在作物行間開小溝，使水在溝中邊流動邊滲透的一種灌水方法，適用于寬行距中耕作物。溝灌細(xì)流灌溉的優(yōu)點(diǎn)：1)對土壤結(jié)構(gòu)的破壞作用小2)減少中耕次數(shù)3)減少地面蒸發(fā)量4)滲水保墑時間長5)可調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱3、淹灌法淹灌法是將灌溉水流入田間，在土壤表面形成水層的一種灌水方式，適于水田。要求：格田平整第二節(jié)噴灌1、組成：一般由水源、增壓供水設(shè)備(動力、水泵)、管道系統(tǒng)(干、支管、豎管)、噴灑設(shè)備(噴頭)等組成1)水源：與地面灌溉水無區(qū)別，但要求水量足，水流含砂量少2)增壓供水設(shè)備：作用：給水增加壓力，可固定也可移動3)管道系統(tǒng)：要求能承受壓力，能通過一定流量，有調(diào)節(jié)控制的能力(三通、堵頭、閥門)

總管--干管—支管—豎管，豎管支撐噴頭，要求噴頭噴水不受作物枝體阻擋，由作物高度決定。4)噴灑設(shè)備：分散水滴，均勻?yàn)⑷胩镩g簡單地說，把機(jī)、泵、管頭稱噴灌設(shè)備2、分類：固定式、移動式、半固定式1)固定式：除噴頭可移動外，其余各組成部分在灌溉季節(jié)甚至常年都固定不動，適用于噴水頻繁、經(jīng)濟(jì)價值高的作物。優(yōu)點(diǎn)：①噴灑質(zhì)量好②占地少，能綜合利用③易于實(shí)現(xiàn)自動化缺點(diǎn)：①需要大量管材，投資大②設(shè)備利用率低③豎管對機(jī)耕妨礙大2)移動式：(機(jī)泵、管頭都移動)機(jī)泵管頭固定在一起移動即稱噴灌機(jī)優(yōu)點(diǎn)：機(jī)動靈活，不妨礙機(jī)耕，節(jié)省管材，投資少缺點(diǎn)：占地多，灌水勞動強(qiáng)度大，機(jī)具移動困難，易損莊稼3)半固定式：優(yōu)缺點(diǎn)介于前二者之間3、技術(shù)要求：(一)適宜的噴灌強(qiáng)度：單位時間噴灑在單位面積上的水深適宜的噴灌強(qiáng)度是土壤的透水性能相適應(yīng)，使噴灌水能讓土壤均勻地吸收，不允許產(chǎn)生地面徑流。一般來說規(guī)定的噴灌強(qiáng)度略小于土壤滲透能力，以便土壤能自由地吸收；同時要滿足灌水定額，避免表層濕潤而下層干旱A(chǔ)、點(diǎn)噴灌強(qiáng)度指一定時間內(nèi)噴灑到某一點(diǎn)的土壤表面的水深(二)良好的噴灌均勻度：灌溉面積上水量分布的均勻程度，是衡量噴灌質(zhì)量好壞的主要指標(biāo)之一1)水量分布圖(對單噴頭而言)

水量分布圖就是噴灑范圍內(nèi)的等水量線圖，這種圖來衡量灌溉均勻度比較準(zhǔn)確、直觀，象地形圖一樣標(biāo)出噴灑水量在整個噴灑面積內(nèi)的分布情況。①壓力適中：水量分布曲線近似一個等腰三角形②壓力過低：由于水舌集中，水舌粉碎不足，大部分水都集中在遠(yuǎn)處，疊加部分水量過多③壓力太高：由于水舌過度粉碎，大部分水滴太小，射程不遠(yuǎn)，因此近處水量集中，遠(yuǎn)處水量不足④壓力過高時，常用閥門控制(調(diào)節(jié)水量)。壓力過低時常采用雙噴嘴或三噴嘴，其中一個大噴嘴噴遠(yuǎn)處，別處一個或兩個小噴嘴噴近處。3)噴頭組合方式：正方形、矩形、扇形（見教材圖、表）總的要求：組合后的圖形不留空白，也不能重疊過多(三)恰當(dāng)?shù)膰姽囔F化度：根據(jù)選擇噴頭和作物對象見教材表5—61)水滴打擊強(qiáng)度，它直接地反映受水面積受水滴撞擊能量大小2)水滴直徑，指落在地面或作物葉面上的水滴直徑，用毫米表示。一般噴頭噴灑出來的水滴大小遠(yuǎn)近不一，霧化程度好，水滴直徑??；噴嘴小，水滴直徑?。煌粐娮霩大，水滴直徑小。圖中說明：當(dāng)噴頭的噴嘴直徑不變水滴中數(shù)直徑隨壓力的提高而迅速減少，當(dāng)壓力不變時，噴嘴直徑越大，水滴中數(shù)直徑就越大。據(jù)此，可利用調(diào)節(jié)壓力和改變噴嘴產(chǎn)辦法來改變水滴直徑大小；根據(jù)作物不同的生育期改變壓力；根據(jù)d水和≤累計%畫出關(guān)系曲線3)霧化指標(biāo)法：(不帶粉碎裝置情況下)霧化指標(biāo)表見教材4、噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計主要有以下幾個方面：1)勘測調(diào)查—收集資料2)選型—系統(tǒng)類型、多大規(guī)模、機(jī)型3)田間規(guī)劃布局—機(jī)具、田間工程4)水力計算—灌溉制度、噴灌作業(yè)方式、校核噴灌強(qiáng)度，通過計算選擇各級噴頭組合方式、管徑，確定噴頭型號，計算管路損失，選擇水泵及配套電機(jī)。5)結(jié)構(gòu)設(shè)計—包括泵站、管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計第三節(jié)滴灌概念：是將水加壓、過濾，必要時連同化肥一起通過管道系統(tǒng)，最后經(jīng)過滴頭以點(diǎn)滴方式到作物根部附近，使作物主要根區(qū)土壤經(jīng)常保持最優(yōu)含水狀態(tài)。由水源、增壓供水設(shè)備(動力、水泵)、過濾層、管道系統(tǒng)(干、支、毛)、滴頭組成要求過濾嚴(yán)格，否則堵住滴頭系統(tǒng)失靈設(shè)計要求基本同噴灌第四節(jié)地下灌溉(浸潤灌溉)

利用修筑在地下的各種專門設(shè)施(管、洞)引入灌溉水，再借毛細(xì)管作用上升而濕潤土壤的一種灌溉方法1、浸潤灌溉優(yōu)缺點(diǎn)2、浸潤灌溉的方法和技術(shù)

灌溉渠道系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計

第一節(jié)灌溉渠道系統(tǒng)規(guī)劃布置一、任務(wù)1、供水、引水、配水要求：對水源供水狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)對水位、水量有控制，調(diào)節(jié)能力控制流速，使渠道達(dá)到防沖，防淤*二、系統(tǒng)分類1、組成：1）水源和引水部分：水源：水庫、湖泊、河流、井、泵建筑物：要求有調(diào)節(jié)、控制能力（閘、壩、抽水站）2）輸水配水系統(tǒng)：把渠道分為五個等級：總干渠、干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠，其中，總干渠、干渠、支渠輸水；斗渠、農(nóng)渠配水。3）田間渠道系統(tǒng)：農(nóng)渠、毛渠、灌水畦通常是：干、支、斗、農(nóng)、毛。大的有總干渠，較小的有灌水畦4）排水泄水系統(tǒng)：干、支、斗、農(nóng)、毛溝2、分類：從結(jié)構(gòu)上分：明渠、暗渠按建筑材料分：土渠、磚石砌渠、砼渠、水泥管按開挖方式分：挖方渠道、填方渠道*三、渠道系統(tǒng)布置1、布置原則：總的來說，要求投資少、效益大、渠線盡可能小，輸水速度快、沿線地質(zhì)無嚴(yán)重滲漏或坍塌現(xiàn)象2、平原布置為例，說明其布局原則，見教材3、布置：田間渠道系統(tǒng)一般為溝、路、渠相鄰或相間布置。*第二節(jié)渠道系統(tǒng)設(shè)計流量的確定渠道設(shè)計流量是渠道所控制灌溉范圍內(nèi)農(nóng)作物的灌溉凈流量和渠道損失流量之和，即Q設(shè)＝Q凈+Q損一、渠道凈流量1、Q凈

=q次大

A（立方米/秒）q次大：灌區(qū)次大灌水率

（米3/秒/萬畝），A：灌溉面積（萬畝）2、Q凈=

m1A1+m2A2+…/86400t（立方米/秒）或：式中：M綜—綜合灌溉定額（米3/畝），t—作物允許灌水延續(xù)天數(shù)。二、渠道損失流量

*

*四、渠道的加大流量和渠道的最小流量1、加大流量：當(dāng)灌溉區(qū)的灌溉面積擴(kuò)大或出現(xiàn)特大干旱或上游渠道出現(xiàn)失事情況Q加大=Q設(shè)(1~1.3)2、渠道最小流量：當(dāng)灌溉區(qū)某一種作物需灌溉或某一支渠需灌溉Q最小=0.4Q設(shè)渠道一般都應(yīng)考慮設(shè)計流量、加大流量和最小流量*第三節(jié)渠道縱橫斷面設(shè)計一、渠道橫斷面的設(shè)計(一)斷面形狀1、按幾何形狀和材料分為：梯形(大多數(shù)土渠)、矩形(砼渠、石渠)、半圓形(砼渠)2、按開挖寬深比：窄深式：挖方省、占地少、滲漏小、但渠床不穩(wěn)，施工不便寬淺式：渠床穩(wěn)定，施工容易，水流穩(wěn)定但占地多。3、按斷面方式分為：單式斷面、復(fù)式斷面4、按渠道填挖數(shù)量分：填方渠道、挖方渠道*（二）渠道橫斷面設(shè)計1、斷面組成：以梯形渠道為例（圖見教材）m：為渠道邊坡系數(shù)；縱坡比降i渠堤寬度：渠道堤頂寬度可依據(jù)流量及渠岸高度的大小或交通要求而定渠道安全超高：超高設(shè)計水位與堤頂高之間的高差(見教材)邊坡系數(shù)見表4-3；比降范圍見教材**2、渠道水力計算明渠均勻流：指渠道斷面形狀、尺寸、渠底坡降、糙率都沿水流方向不變，則任一斷面的水深h0，流速v，流速分布都不變，此種水流流態(tài)稱明渠均勻流。一般渠道為人工開挖，水流流態(tài)為明渠均勻流。明渠均勻流計算公式：式中：ω—過水橫斷面積m2，梯形ω＝（b+mh）h，矩形ω＝bh（m2）

C—流速系數(shù)

I—縱坡渠道坡降

v—流速米/秒*

式中：b、h表示渠底凈寬和渠道過水深度（米）。**泥砂性質(zhì)C1泥砂性質(zhì)C1粗砂質(zhì)粘土0.65—0.77細(xì)砂質(zhì)粘土0.41—0.54中砂質(zhì)粘土0.58—0.64極細(xì)砂質(zhì)粘土0.37—0.41（教材有允許不沖流速表）三、渠道橫斷面設(shè)計（一）設(shè)計類型1、渠道已建成已知：b，h，m，i，n，求渠道通過的流量2、求渠道通過建筑物時，改變縱坡，減少過水?dāng)嗝娣e時，校核縱坡i如渡槽等3、已知Q，m，i，n，求b，h，主要設(shè)計類型****四、渠道縱斷面設(shè)計(一)設(shè)計內(nèi)容1、圖上選線(地形圖)根據(jù)灌區(qū)地形圖。在圖上選線，即確定其走向和縱坡原則：確定走向：一般是和等高線平行確定縱坡：根據(jù)等高線走向、土質(zhì)情況、灌溉要求、水的流量綜合確定2、確定渠系建筑物類型、數(shù)量如渠水遇道路，不管是從路上走還是路下走都要修建筑物3、按渠線(縱斷面中心線)確定各樁點(diǎn)的渠底高程、渠頂高程、水位高程水位高程–h=渠底高程h：設(shè)計水深水位高程+a=渠頂高程a：渠道水位超高重點(diǎn)是確定渠道縱斷面水位高程*(二)各分水口水位高程的推算

B分

=A0+h+∑li+∑Φ其中：B分：分水口水位高程

A0：典型點(diǎn)地面高程，一般為灌區(qū)最遠(yuǎn)較高點(diǎn)的地面高程

h：要求的灌溉水渠，一般為0.15～0.2米

∑li：表示各級渠道的長度和坡降

∑Φ：通過渠系建筑物水位降（水頭損失）舉例說明（見教材）

*(三)討論1、選擇典型點(diǎn)，要求代表性高，一般最遠(yuǎn)、較高，90%達(dá)到自流灌溉，個別的地段采用提水灌溉。若全部為自流灌溉則大多數(shù)為填方渠道，不穩(wěn)定，占地較大2、各級渠道的聯(lián)接中游渠道：支渠和干渠，渠底平齊上游渠道：支渠略高于干渠渠底下游渠道：支渠略低于干渠渠底這樣才配水均勻3、建筑物布置，建筑物會產(chǎn)生局部水頭損失，盡量少布置，但必不可少*五、渠道縱橫斷面設(shè)計整理

(一)文字、數(shù)據(jù)整理1、規(guī)劃設(shè)計說明書概況：地理位置、行政區(qū)劃、人口、灌溉面積、水源情況、灌溉設(shè)計保證率等選線、建筑物布置選型渠道橫斷面設(shè)計：應(yīng)有設(shè)計計算依據(jù)和計算過程、結(jié)論。

渠道縱斷面設(shè)計：同樣應(yīng)有設(shè)計計算依據(jù)和計算過程、結(jié)論。設(shè)計成果說明工程量計算：分類分項(xiàng)計算和統(tǒng)計工程量。

預(yù)算造價：按預(yù)算編制辦法進(jìn)行編制工程預(yù)算書。

(二)圖紙1、總體平面布置圖：渠道走向，干、支、斗、農(nóng)、毛渠布置，建筑物布置類型、名稱、位置。

2、設(shè)計縱斷面圖（分段繪制）3、設(shè)計橫斷面圖—標(biāo)準(zhǔn)橫斷面：各中心樁橫斷面。4、建筑物施工圖（平面、立面、剖面、大樣圖、并附單位工程量表。）*第四節(jié)渠系建筑物一、概述1、為什么要研究渠系建筑物a、數(shù)量多、工程量大；b、造價高、投資量大；c、類型多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大。二、分類按作用分：控制水位和水量的建筑物---水閘交叉建筑物：渠道與其它的一些障礙建筑物交叉的水工建筑物—渡槽、涵管、倒虹吸聯(lián)接建筑物：干渠和支渠之間有較大落差時聯(lián)接，也稱落差建筑物—跌水、陡坡穿山建筑物：隧洞泄洪建筑物：泄洪閘量水建筑物：量水堰、量水槽，或用水工建筑物直接量水。

*二、水閘

一)按閘的用途進(jìn)行分類進(jìn)水閘：干渠渠首分水閘：各支渠、斗渠、農(nóng)渠的渠首節(jié)制閘：各級渠道分水閘閘口上一級渠道的下游分水閘口處泄水閘：排水、泄洪閘**三、渡槽

使用條件：渠道與道路、河流、山谷等障礙物交叉而且高差大于等于5米(與河流最高洪水位)，地質(zhì)條件較好，可采用渡槽直接渡水。類型：梁式渡槽，較常見較大跨度時用拱式，渡槽的斷面型式有：矩形、半圓形、梯形進(jìn)口尺寸(明渠均勻流)*

（米3/秒）Q：設(shè)計流量，一般已知z：渡槽進(jìn)口的水位降（進(jìn)出口水位差）ε：渡槽進(jìn)口側(cè)向收縮系數(shù)，一般ε＝0.8～0.9b：渡槽的寬度（米）h：渡槽的過水深度（米）φ：流速系數(shù)φ＝0.8～0.95

*四、倒虹吸

使用條件：渠道通過障礙物且高差小于5米時用倒虹吸型式：1、豎井式：布置要求：進(jìn)口段要有沉砂措施；上下游水位差大于0.2—0.3米；豎井中流速大于1.5米/秒；管上覆土厚度大于0.7米，若過公路則厚度大于1米。出口段應(yīng)有消能措施。2、橋式或斜坡式：布置要求同上任何一種倒虹吸管子下部都有管座，防止土層不均勻沉降**五、跌水

上游建筑物和下游建筑物有一定高差，為了連接水流而設(shè)立的建筑物。跌水：水流自跌水口流出后，呈自由拋物狀態(tài)，并落入消力池布置位置：一般布置在挖方渠道上，盡可能與分水閘、泄水閘一起整體布置。跌水型式：單級跌水：一般落差在3-5米多級跌水：高差超過5米，每3米一跌組成：進(jìn)口段、消力池、出口段如果高差較大，土質(zhì)條件很好都是巖石，可以不作跌水，巖石修整一下，二側(cè)做起側(cè)墻，末端修一消力池，即為陡坡**H0—行近水頭，一般H0≈H（上游水深）

水庫規(guī)劃第一節(jié)概述

水庫工程是一項(xiàng)重要的水利工程設(shè)施，它可以根據(jù)人們的需要改變河流中的流量變化過程，有效地攔蓄洪水，提高枯水徑流，達(dá)到防洪、興利、綜合利用水資源的目的。一、水庫類型按作用分：防洪水庫：以防洪為主，下游有重要城鎮(zhèn)、工企業(yè)、交通干線灌溉水庫：以灌溉為主發(fā)電水庫：以發(fā)電為主綜合利用水庫：防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、養(yǎng)殖按容積大小分：大型水庫：庫容1億立方米以上中型水庫：庫容1000萬—1億立方米小型水庫：一型：100—1000萬立方米二型：100萬立方米以下二、水庫規(guī)劃任務(wù)：１、正確分析水庫對所承擔(dān)各項(xiàng)任務(wù)可滿足程度２、對各種水位和庫容進(jìn)行分析和計算３、確定水庫工程規(guī)模及主要建筑物的尺寸４、估算或預(yù)算水庫工程投資及水庫效益三、水庫特性曲線水庫的特征曲線是描述水庫庫區(qū)地形特征的，包括：四、水庫特征水位和庫容1、死庫容與死水位：放水口以下高程，或水庫允許降落的最低水位；死水位以下的庫容稱死庫容。2、興利庫容與興利水位：為興利目的需要達(dá)到的水位稱興利水位，興利水位與死水位間的庫容稱興利庫容。3、防洪庫容與防洪水位：為保障水庫本身安全及解除下游地區(qū)的災(zāi)害，水庫所需攔蓄一定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪水，此庫容稱防洪庫容，相應(yīng)水位為設(shè)計洪水位。4、校核洪水位和超高庫容：在設(shè)計洪水位以上，水庫遇到比設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)更高的大洪水（稱校核洪水）時，水庫出現(xiàn)的最高洪水位，稱校核洪水位；校核洪水位與設(shè)計洪水位之間的庫容稱超高庫容。水庫總庫容：V總＝V死+V興+V防+V超，最后根據(jù)水庫水位與容積曲線圖上查出相應(yīng)V總時的水位，加安全超高和風(fēng)浪爬高，即得水庫壩頂高程。第二節(jié)死庫容與死水位確定死庫容確定因素：泥沙因素、發(fā)電需求、灌溉要求、綜合利用一、按泥沙因素確定死庫容１、年淤積體積：V淤年

=FsF/r其中，F(xiàn)s：年淤積量模數(shù)，以噸表示，根據(jù)環(huán)保部門、水土保持部門的資料得到F：承面面積（Km2）r：泥沙的淤積容量，一般為1.1~1.6噸/立方米2、根據(jù)水庫規(guī)劃使用年限確定死庫容V死

=V淤年

N一般中小型水庫N為30~50年二、根據(jù)灌溉要求確定根據(jù)灌區(qū)規(guī)劃的自流灌溉要求選擇的典型點(diǎn)進(jìn)行水位推算至水庫引水涵洞處時的高程。三、發(fā)電要求根據(jù)規(guī)劃的發(fā)電量所需最低水頭的壩前高程，該水位以下的庫容為死庫容。四、綜合利用養(yǎng)殖水深大于2米，航運(yùn)要求：按規(guī)劃航運(yùn)終點(diǎn)航船要求的枯水季的吃水深度，該水位以下的為死庫容五、確定：方案比較后確定最后庫容，根據(jù)庫容查H--f(w)曲線，得出相應(yīng)水位的死庫容第三節(jié)水庫興利庫容及興利水位確定一、水庫興利調(diào)節(jié)的概念來水量和用水量配合之后，將河流的流量在時間上重新分配，補(bǔ)充用水不足水量,這種調(diào)節(jié)方式稱水庫興利調(diào)節(jié)。水庫一般是年調(diào)節(jié)，年調(diào)節(jié)前提：年來水＞年用水，多年調(diào)節(jié)：設(shè)計年來水＜設(shè)計年用水，但多年設(shè)計年來水＞多年設(shè)計年用水。二、年調(diào)節(jié)計算調(diào)節(jié)計算的原理是把調(diào)節(jié)周期分為若干個計算時段，并按時序進(jìn)行逐時段的水庫水量平衡計算。１、計算公式（萬米3）：計算時段內(nèi)水庫蓄水量增減值Q入，q出：計算時段內(nèi)流入、流出水庫的流量，—計算時段

2、調(diào)節(jié)年度：一般從豐水期開始（來水大于用水3、水庫有效庫容大小與水庫運(yùn)用次數(shù)的關(guān)系水庫運(yùn)用：水庫的蓄泄過程即為水庫運(yùn)用，蓄瀉一次叫水庫一次運(yùn)用，蓄瀉幾次就稱幾次運(yùn)用。圖解分析（如圖）

一次運(yùn)用：V1＞V2

二次運(yùn)用：V1+V3＞V2+V4

結(jié)論：①興利庫容是根據(jù)缺水期的水量決定的；在一次運(yùn)用的情況下，V興即為缺水期逐月缺水量總和；②在多次運(yùn)用的情況下，V興不等于逐月缺水量總和，而是按缺水期逐月進(jìn)行調(diào)節(jié)后所需的最大庫容。③可能遇到的幾種情況：a）設(shè)計年來水＝設(shè)計年用水+損失——屬完全年調(diào)節(jié)，b）設(shè)計年來水＞設(shè)計年用水+損失，需泄水，——屬不完全年調(diào)節(jié)，c）設(shè)計年來水＜設(shè)計年用水+損失——需多年調(diào)節(jié)。中小型水庫一般屬年調(diào)節(jié)。4、計算（1）采用設(shè)計典型年法（列表計算），分為不計入損失的列表計算和計入損失的列表計算（2）長系列法：在來水、用水同步的情況下，逐年計算，然后利用數(shù)理統(tǒng)計方法繪制理論頻率曲線，根據(jù)設(shè)計頻率查V興（3）庫容系數(shù)法三、利用庫容調(diào)節(jié)系數(shù)估算興利庫容1、來水小于供水，說明來水不能滿足全部灌溉的要求①年調(diào)節(jié)：水庫興利庫容＝水庫來水量（有損失）＝βW年式中：β為庫容調(diào)節(jié)系數(shù)，一般為0.4－0.6②多年調(diào)節(jié)：

（萬米3）式中：：多年平均年徑流深（mm）

F：水庫承面面積（Km2）：庫容調(diào)節(jié)系數(shù)2、來水大于供水其中，W毛：年灌溉毛需水量：摩擦調(diào)節(jié)系數(shù)。雨洪次數(shù)多的地區(qū)（邊蓄邊用），＝0.3—0.5雨洪次數(shù)少的地區(qū)，＝0.6—0.8四、不計入損失列表計算水庫興利庫容1、計算公式

式中：W入、W出、W棄：分別為計算時段內(nèi)水庫的來水量、用水量和棄水量Q入、q出—分別為計算時段內(nèi)進(jìn)入和流出水庫的容量；?t—計算時段2、計算舉例某水庫不計損失時庫容計算表(來水1996型)月份來水量W來

(萬立米)用水量W用

(萬立米)W來－W用（萬立米)Σ(W來－W用)(萬立米)庫容(萬立米)泄量(萬立米)+--110.5

10.5

9083

210.9

10.9

100.593.5

313.038.0(24.0)25.0111.4104.4

426.444.7

18.386.479.4

525.738.5

12.868.161.1

66.933.4

26.555.348.3

745.247.0

1.829.821.8

893.154.039.1(84.4)(27.0)20.0

949.3

49.3

39.159.1

1046.2

46.7

88.4108.427.01121.068.71351.047.7135.7128.1

1213.010.42.647.787.480.4

總計362.0335.0159.1132.190.083.0

27.027.0

27.03、考慮損失后的庫容：V興＝（1.1—1.2）V/興4、興利水位確定：根據(jù)不計入損失時的V興，加以考慮計入損失庫容，得出相應(yīng)計入損失的V興，再加上死庫容得出總庫容，然后在H－f(v)曲線查出相應(yīng)水位即為興利水位。第四節(jié)設(shè)計洪水計算一、什么是設(shè)計洪水1、目的：為了進(jìn)行調(diào)洪演算確定防洪庫容及泄洪建筑物尺寸2、計算基礎(chǔ)：需要一個設(shè)計洪水過程線3、什么是設(shè)計洪水：符合某一設(shè)計頻率的洪峰流量、洪水總量以及設(shè)計洪水過程線4、推求方法：①以實(shí)測流量資料推求；②以暴雨資料推求；③經(jīng)驗(yàn)公式（小流域、小型水庫無資料情況下使用）二、由流量資料推求設(shè)計洪水1、選樣首先作一定的資料收集，審查可靠性和代表性的洪水流量，再作修正工作（插補(bǔ)延長洪水徑流系數(shù)），作歷史洪水調(diào)查。2、設(shè)計洪峰流量計算：方法：年最大值法在水文系列資料中，每年選一最大洪峰流量進(jìn)行水文統(tǒng)計，繪制理論頻率曲線，然后根據(jù)設(shè)計頻率求得Qmax3、設(shè)計洪水總量計算方法：年最大值法按一定時段（一日、三日、五日）每年選定這樣時段最大的洪量進(jìn)行水文統(tǒng)計計算，繪制理論頻率曲線，然后根據(jù)設(shè)計頻率求得W設(shè)4、設(shè)計洪水過程線符合兩個原則：Qmax與1計算相符；面積與2計算相符選型：選擇典型洪水過程線要求：

①選擇峰高量大的洪水過程線作典型洪水過程線

②選擇峰型比較集中而且主峰靠后的洪水過程線作典型洪水過程線放大方法：同倍比放大或同頻率放大Ⅰ按峰放大：

，然后根據(jù)KQ將典型年洪水過程線放大即為設(shè)計洪水過程線。

Ⅱ按量放大：

同樣按典型年洪水過程量放大即為設(shè)計洪水過程線三、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法1、設(shè)計洪峰流量Qm(p):頻率為p%的設(shè)計洪峰流量Cp、N：參數(shù)，反映流域情況、坡度、河網(wǎng)密度、河床植被等各種因素（Cp、N值見教材）F：流域面積（Km2）2、設(shè)計洪水總量Wp：每一設(shè)計頻率的洪水總量（萬m3)α：某一設(shè)計頻率的一日暴雨徑流系數(shù)：某一設(shè)計頻率的一日暴雨量(mm)F：壩址以上的承面面積(km2)3、設(shè)計洪水過程線再根據(jù)Qmaxp，T（t1、t2）在坐標(biāo)紙上繪出圖形，即為設(shè)計洪水過程線。第五節(jié)確定防洪庫容和溢洪道尺寸一、概述1、設(shè)計防洪庫容和溢洪道的原因：為了保證大壩安全和下游防洪的需要，達(dá)到削減上游洪峰，拖延洪水時間的作用。2、防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計洪水位與設(shè)計防洪庫容校核洪水位與超高庫容3、防洪庫容與興利庫容的關(guān)系：（1）防洪庫容與興利庫容不結(jié)合。溢洪道底部高程即為H興，適用于洪水不穩(wěn)定，洪水預(yù)報不易準(zhǔn)確的地區(qū)（2）防洪庫容與興利庫容相結(jié)合。當(dāng)洪水來臨前，提前開閘，使水位降到溢洪道底部高，正常情況下，閘門擋水高度到H興4、調(diào)洪目的：根據(jù)已知設(shè)計洪峰流量和泄洪量，經(jīng)調(diào)洪演算確定設(shè)計防洪庫容和泄水建筑物尺寸二、調(diào)洪演算基本原理和方法1、試算法原理：根據(jù)水力學(xué)的水量平衡原理和動力平衡原理公式：

式中：

：分別為時段初、時段末進(jìn)入水庫流量（米3/秒）：分別為時段初、時段末流出水庫流量（米3/秒）V1、：分別為時段初、時段末水庫容量（萬米3）

B—溢洪道寬度

M—流量系數(shù)，與溢洪道進(jìn)口形狀有關(guān)，M＝1.5～1.65三、試算法

1、根據(jù)H－f(v)和擬定的泄洪建筑物尺寸、型式，利用公式

求出q＝f(v)曲線hMBqH興H興+hV0.51…………………………………2、利用時的水量平衡方程式①進(jìn)行解算。（＝2、4、6小時）可根據(jù)時段在設(shè)計洪水過程線查出q1可根據(jù)發(fā)電流量而定，q2假定（1/2—1/4）），代入公式①，

求出，由求得的查q--f(v)，得3、若＝假，說明假定即為所求，否則重新定直到＝假為止。4、將上時段末的值作為下段的起即條件，重復(fù)上述試算過程，可求得下一時段末。用同樣的方法進(jìn)行逐時段試算，最后即可求得水庫下泄流量過程線四、概化圖形法

1、先作q—f(v防)曲線hMBqH興H興+hV=V興+

V防=

-V0.51……………………………………………2、由圖知 （由于）或