第八章 排水溝道系統(tǒng)

第八章排水溝道系統(tǒng)第一節(jié)排水溝道系統(tǒng)的規(guī)劃布置排水溝道系統(tǒng)的組成：排水系統(tǒng)一般包括三部分：排水區(qū)內(nèi)的排水溝系和蓄水設(shè)施（如湖泊、河溝、坑塘等）；排水區(qū)外的容泄區(qū)；排水樞紐（如排水閘，抽排站等）。第八章排水溝道系統(tǒng)排水溝道系統(tǒng)的組成：第八章排水溝道系統(tǒng)排水溝道系統(tǒng)的組成：排水溝系可分為干、支、斗、農(nóng)4級溝道。某一地區(qū)或灌區(qū)的排水溝系究竟采用幾級合適，主要由灌區(qū)面積、灌區(qū)地形、流域防洪除澇規(guī)劃所決定。干、支、斗3級排水溝屬于輸水系統(tǒng)(稱固定溝道)。農(nóng)溝及其以下的溝道屬于田間排水系統(tǒng)(稱臨時溝道)。容泄區(qū)多為天然湖泊、河網(wǎng)、洼地，也有人工興建的容泄區(qū)。第八章排水溝道系統(tǒng)一、排水地區(qū)(包括灌區(qū))的澇漬成因當?shù)乇┯晷纬傻牡孛鎻搅鳎灰缘孛鎻搅鞯男问搅魅氡镜貐^(qū)的外來水，以地下徑流形式流入本地區(qū)的外來水，灌區(qū)灌溉多余水量以及鹽堿土沖洗水量等。第八章排水溝道系統(tǒng)第八章排水溝道系統(tǒng)排水不良的原因

屬于承泄區(qū)和排水出口方面的問題水位差出水口較小排水泵站裝機容量不足

屬于排水區(qū)內(nèi)部原因地形平坦土壤透水性差系統(tǒng)不配套或工程老化排水溝道阻塞或溝深間距不達標準

管理方面的問題排水管理體制不合理第八章排水溝道系統(tǒng)主要內(nèi)容包括：①布置防洪堤線；②劃分排水片；③選擇排水承泄區(qū)；④規(guī)劃布置排水系統(tǒng)；⑤協(xié)調(diào)各地區(qū)、各單位之間的排水要求和預(yù)估排水效果；⑥編制除澇排水系統(tǒng)的費用概算，進行方案比較。排水規(guī)劃第八章排水溝道系統(tǒng)二、排水溝系的布置1.排水方式汛期排水和日常排水汛期排水自流排水和抽水排水水平(溝道)排水和垂直(或豎井)排水地面截流溝(有些地區(qū)稱撇洪溝)和地下截流溝排水第八章排水溝道系統(tǒng)出口水位低、河床穩(wěn)高水高排，低水低排上下級配合良好溝位于低處費省效宏與其它規(guī)劃相協(xié)調(diào)外來水不進田二、排水溝系的布置布置原則第八章排水溝道系統(tǒng)第二節(jié)除澇設(shè)計標準排水設(shè)計標準包括內(nèi)容：

排除地表多余降雨徑流的除澇標準控制農(nóng)田地下水位的排漬標準第八章排水溝道系統(tǒng)除澇設(shè)計標準的三種表達方式：以治理區(qū)發(fā)生一定重現(xiàn)期的暴雨，以治理區(qū)作物不受澇的保證率為標準。以某一定量暴雨或澇災(zāi)嚴重的典型年作為排澇設(shè)計標準。

在目前我國除澇規(guī)劃設(shè)計中，使用最為普遍的是第一種除澇標準表達方式，這也是我．國《灌溉排水工程設(shè)計規(guī)范》中采用的表達方式。第八章排水溝道系統(tǒng)除澇設(shè)計標準耐淹能力（耐淹水深、耐淹歷時）除澇設(shè)計標準排澇時間重現(xiàn)期暴雨采用暴雨歷時長短，流域面積大小、地形、植被等條件而定。一般采用1、3、7、15、30天等時段第八章排水溝道系統(tǒng)幾種作物的耐淹水深及耐淹歷時表第八章排水溝道系統(tǒng)除澇設(shè)計標準該除澇系統(tǒng)擴建方案的除澇標準以采用暴雨重現(xiàn)期10年一遇的標準為好，其年費用和年損失Z最小，經(jīng)濟效益最顯著。第三節(jié)排水流量計算排水流量作用：

是確定各級排水溝道斷面、溝道上建筑物規(guī)模以及分析現(xiàn)有排水設(shè)施排水能力的主要依據(jù)。

第八章排水溝道系統(tǒng)設(shè)計排澇流量：確定排水溝道的斷面尺寸。設(shè)計排漬流量：作為滿足控制地下水位要求的地下水排水流量，又稱日常排水流量，以此確定排水溝的溝底高程和排漬水位。第八章排水溝道系統(tǒng)一、設(shè)計排澇流量的計算

推求設(shè)計排澇流量(又稱最大設(shè)計流量)的基本途徑有二，一是用流量資料推求，二是用暴雨資料推求。

對于一般不受下游河、溝水位影響的排水溝，可由設(shè)計暴雨推求最大峰量作為設(shè)計排澇流量。對于不直接排入容泄區(qū)而匯入低洼滯澇區(qū)的排水溝，則須通過推求排澇流量過程線來確定設(shè)計排澇流量，這種經(jīng)過滯澇區(qū)調(diào)蓄后的設(shè)計排澇流量常比最大排澇峰量小得多。一、設(shè)計排澇流量的計算第八章排水溝道系統(tǒng)對于山丘區(qū)或比降較陡的排水河溝或撇洪、截流溝，其暴雨排水過程線一般采用單位線法推求。對于平原低洼地區(qū)，河溝排澇流量還常常受下游承泄區(qū)水位或潮位的影響，應(yīng)按非恒定流或非均勻流理論計算。二、國內(nèi)計算排澇流量的常用方法第八章排水溝道系統(tǒng)主要有三種方法：

1．排澇模數(shù)經(jīng)驗公式法該法適用于大型澇區(qū)，需求出最大排澇流量的情況，其計算公式為：q—設(shè)計排澇模數(shù),m3/(s.km2);F—排澇面積,km2;K—綜合系數(shù)(反映河網(wǎng)配套程度、排水溝坡度、降雨歷時及流域形狀等因素)；R—設(shè)計徑流深,mm;m—峰量指數(shù)(反映洪峰與洪量的關(guān)系)；n—遞減指數(shù)(反映排澇模數(shù)與面積的關(guān)系)。2．平均排除法第八章排水溝道系統(tǒng)平均排除法:

以排水面積上的設(shè)計凈雨在規(guī)定的排水時間內(nèi)排除的平均排澇流量或平均排澇模數(shù)作為設(shè)計排澇流量或排澇模數(shù)的方法。Q——設(shè)計排澇流量，m3／s；

q——設(shè)計排澇模數(shù)，m3／(s·km2)；

F——排水溝控制的排水面積，km2；

R——設(shè)計徑流深，mm；

a——徑流系數(shù)；

P——設(shè)計暴雨量，mm；

h田蓄——水田滯蓄水深，mm，由水稻耐淹水深確定；

E——歷時為t的水田田間騰發(fā)量，mm；

t——規(guī)定的排澇時間，d，主要根據(jù)作物的允許耐淹歷時確定。對于水田，一般選3～5d排除；對于旱地、因耐淹較差，排澇時間應(yīng)當選得短些，一般取1～3d。第八章排水溝道系統(tǒng)3．排澇流量過程線法第八章排水溝道系統(tǒng)當澇區(qū)內(nèi)有較大的蓄澇區(qū)時，即蓄澇區(qū)水面占整個排澇區(qū)面積的5％以上時，需要考慮蓄澇區(qū)調(diào)蓄澇水的作用，并合理確定蓄澇區(qū)和排水閘、站等除澇工程的規(guī)模。對于這種情況，就需要采用概化過程線等方法推求設(shè)計排澇流量過程線，供蓄澇、排澇演算使用。二、排漬流量的計算第八章排水溝道系統(tǒng)單位面積上的排漬流量稱為設(shè)計地下水排水模數(shù)或排漬模數(shù)[m3／(s·km2)]，其大小決定于地區(qū)氣象特點(降雨、蒸發(fā)條件)、土質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件和排水系統(tǒng)的密度等因素。對于排漬模數(shù)，一般難于進行理論分析，給出計算公式，而是根據(jù)實測資料分析確定。一般在降雨持續(xù)時間長、土壤透水性強和排水溝系密度較大的地區(qū)，設(shè)計排漬模數(shù)具有較大的數(shù)值。設(shè)計內(nèi)水位：指排水出口處的溝道通過排澇流量時的水面高程；而在排漬情況下，設(shè)計內(nèi)水位一般應(yīng)定在農(nóng)田地下水位降到規(guī)定深度的高程上。設(shè)計外水位：指承泄區(qū)對應(yīng)于某一設(shè)計頻率暴雨的最高或平均水位。第四節(jié)設(shè)計內(nèi)外水位的選擇第八章排水溝道系統(tǒng)第八章排水溝道系統(tǒng)第四節(jié)設(shè)計內(nèi)外水位的選擇設(shè)計內(nèi)水位（排澇）——排水出口處溝道通過設(shè)計排澇流量時的水位。設(shè)計內(nèi)水位（排漬）——地下水的設(shè)計排漬水位。設(shè)計外水位——容泄區(qū)的設(shè)計排水水位.第四節(jié)設(shè)計內(nèi)外水位的選擇第八章排水溝道系統(tǒng)1.外水位的選擇標準澇區(qū)設(shè)計降雨與承泄區(qū)同頻率遭遇的可能性較大時，選取與澇區(qū)暴雨重現(xiàn)期相應(yīng)的外水位。澇區(qū)設(shè)計降雨與承泄區(qū)同頻率遭遇的可能性不大時，選取多年平均的外水位。2.水位特征期的選擇原則第四節(jié)設(shè)計內(nèi)外水位的選擇

澇區(qū)設(shè)計降雨與承泄區(qū)同頻率遭遇的可能性較大時，選取與澇區(qū)暴雨重現(xiàn)期相應(yīng)的承泄區(qū)排澇時段的平均情況。

澇區(qū)設(shè)計降雨與承泄區(qū)同頻率遭遇的可能性不大時，選取排澇時段平均高水位多年平均。第八章排水溝道系統(tǒng)第五節(jié)排水溝的設(shè)計水位和排水溝斷面設(shè)計第八章排水溝道系統(tǒng)排水溝的設(shè)計水位兩點要求：

溝道能夠通過設(shè)計流量,即滿足排澇要求；滿足地下水位控制要求，即滿足排漬要求。一、排水溝的設(shè)計水位第八章排水溝道系統(tǒng)一、排水溝的設(shè)計水位（1）排漬水位（日常水位）第五節(jié)排水溝的設(shè)計水位和排水溝斷面設(shè)計這是排水溝經(jīng)常需要維持的水位，在平原地區(qū)主要由控制地下水位的要求(防漬或防止土壤鹽堿化)所決定第八章排水溝道系統(tǒng)

一、排水溝的設(shè)計水位（1）排漬水位（日常水位）第八章排水溝道系統(tǒng)（1）排漬水位（日常水位）Z排漬—為干溝溝口的排漬水位；A0—為最遠處低洼地面高程；D農(nóng)—為農(nóng)溝水位離地面距離；L—為農(nóng)溝水位離地面距離；i—為水面比降;△

Z—為局部水頭損失.排水溝需要經(jīng)常維持的水位，以控制地下水位，滿足防漬或防鹽堿化的要求。干溝溝口排漬水位推算公式第八章排水溝道系統(tǒng)（2）排澇水位（最高水位）相應(yīng)于排水溝最大設(shè)計流量（即滿足排澇要求）時的水位叫最高設(shè)計水位，又稱為排澇水位。確定排澇水位的方法也不同，但基本上分為下述兩種情況。

承泄區(qū)水位較低，按排澇流量計算；

承泄區(qū)水位較高，長期頂托難以自流，若無內(nèi)排站，則最高水位離地面0.2~0.3m;或有內(nèi)排站，則最高水位可高于地面，筑堤。第八章排水溝道系統(tǒng)二、排水溝斷面設(shè)計當排水溝的設(shè)計流量和設(shè)計水位確定后，便可確定溝道的斷面尺寸，包括水深與底寬等。設(shè)計時，一般根據(jù)排澇設(shè)計流量計算溝道的斷面尺寸，如有通航、養(yǎng)殖、蓄澇和灌溉等要求，則應(yīng)采用各種要求都能滿足的斷面。(1)排水溝的比降(i)平原地區(qū)溝道比降可在下列范圍內(nèi)選擇：干溝為1/6000～1/20000,支溝為1/4000～1/10000，斗溝為1/2000～1/5000。排灌兩用溝道內(nèi)有反向輸水出現(xiàn)的情況下，則溝道比降宜較平緩，其方向則以排水方向為準。1.根據(jù)排澇設(shè)計流量確定溝道的過水斷面第八章排水溝道系統(tǒng)(2)溝道的邊坡系數(shù)(m)由于地下水匯入的滲透壓力、坡面徑流沖刷和溝內(nèi)滯澇蓄水時波浪沖蝕等原因，溝坡容易坍塌，所以排水溝邊坡一般比灌溉邊坡為緩。第八章排水溝道系統(tǒng)(3)排水溝的糙率(n)

對于新挖溝道，其糙率與灌溉渠道相同，約為0．02～0．025，而對于容易長草的溝道，一般采用較大的數(shù)值，取0.025～0.03。第八章排水溝道系統(tǒng)

2．根據(jù)灌溉引水要求校核排水溝道底寬當利用排水溝引水灌溉時，水位往往形成倒坡或平坡，這就需要按非均勻流公式推算排水溝引水灌溉時的水面曲線，借以校核排水溝在輸水距離和流速等方面能否符合灌溉引水的要求，如不符合，則應(yīng)調(diào)整排水溝的水力要素。第八章排水溝道系統(tǒng)防止排水溝的塌坡現(xiàn)象是設(shè)計溝道橫斷面的重要問題，特別是在砂質(zhì)土地帶，更需重視。溝道塌坡不但使排水不暢，而且增加清淤負擔。針對邊坡破壞的主要原因，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除應(yīng)用穩(wěn)定的邊坡系數(shù)外，還可以采取下列措施以穩(wěn)定排水溝的邊坡。

2．根據(jù)灌溉引水要求校核排水溝道底寬第八章排水溝道系統(tǒng)

防止地面徑流的沖蝕，如利用截流溝、截流堤或溝邊道路防止地面徑流漫坡注入溝道；或采取護坡措施，如種植草皮和干砌塊石等；

減輕地下徑流的破壞作用，排水溝與灌溉渠道如采取相鄰布置的方式，則溝、渠之間可安排道路或使溝道采用不對稱斷面，即靠近灌渠一側(cè)采用較緩的邊坡；

對于溝道較深和土質(zhì)松散的排水溝，采用復(fù)式斷面，可以減少溝坡的破壞。

2．根據(jù)灌溉引水要求校核排水溝道底寬第八章排水溝道系統(tǒng)第六節(jié)承泄區(qū)整治承泄區(qū)一般應(yīng)滿足下列要求：在排水地區(qū)排除日常流量時，承泄區(qū)的水位應(yīng)不使排水系統(tǒng)產(chǎn)生壅水，保證正常排漬；在汛期，承泄區(qū)應(yīng)具有足夠的輸水能力或容蓄能力，能及時排泄或容納由排水區(qū)排出的全部水量。此時，不能因承泄區(qū)水位高而淹沒農(nóng)田，或者雖然局部產(chǎn)生浸沒或淹沒，但淹水深度和淹水歷時不得超過耐淹標準；具