农田水利灌溉渠道工程设计思考

2022-09-21 16:45:32 来源:写作指导

农田水利灌溉渠道工程设计思考

摘要:为确保农田水利灌溉渠道工程建设质量,帮助农业水利实现长远发展,必须注重水利工程设计质量,对设计要点进行科学规划,并将设计方案严格落实,确保灌溉渠道的应用良好。本文对农田水利灌溉渠道工程进行综合分析,并提出了强化水利工程设计效果的有效措施。

关键词:农田水利;灌溉渠道;工程设计

加强农田水利灌溉工程建设质量能够有效促进农业发展,因此,对水利工程设计方案的科学性与合理性进行深入研究至关重要。不同农田地区的总体种植面积、种植作物种类以及天气环境等因素不尽相同,进而导致水源灌溉需求存在差异,为保证农田灌溉的科学合理性,则需要针对地区实际情况对灌溉工程进行科学设计,以此加强工程实际应用效果。

1农田水利灌溉渠道工程设计方法

1.1明确灌溉面积,计算灌溉净流量

在农田水利渠道灌溉工程设计的过程中,首先,需要对实际灌溉面积进行明确。其次,在灌溉面积的基础上进行灌水率设计。在灌水率设计过程中,需要依据农田作物种类、不同农作物种植占比、作物栽插进度以及灌水延续时间等因素进行明确计算,同时确保相关设计与计算符合《灌溉与排水工程设计规范》标准规范,从而准确计算出水利灌溉渠道特定时期的净流量。

1.2灌溉渠道的设计

流量在针对灌溉渠道过水断面尺寸进行计算时,主要通过计算渠道设计流量进行明确,灌溉渠道的流量则是依据各渠道控制的实际灌溉面积进行计算的。利用灌溉面积计算出灌溉净流量,同时对渠道灌区有效利用参数进行明确,通常取值ηc=0.6~0.85。渠道水利工程利用参数应当与水利工程项目面积大小、水源分布情况、渠道位置与长度、渠道范围内土质情况以及项目综合管理水平等相契合,最后计算出渠道设计流量。

1.3灌溉渠道横断面设计

渠道水力计算:在渠道水力计算时主要利用匀流公式,其主要目的是对渠道过水能力进行掌控,即对灌溉渠道断面进行精确设计,以此保证水流量能够正常稳定通过。除此之外,还可以对渠道能否满足实际流量需求进行校验,具体核算公式:Q=A×V。其中,Q代表渠道流量,单位为立方米/秒;A代表过水断面的实际面积,单位为平方米;V代表水流在渠道断面的平均速度,单位为米/秒。在明确设计流量的前提下对断面进行设计,先要对渠道水流速度进行明确,水流速度V与灌溉渠道纵坡参数i之间具有一定关联关系,纵坡参数越大,则水流速度越快,纵坡参数越小,水流速度越慢。则渠道均匀流的具体流速计算公式如下所示:V=CRi。其中,C代表谢才系数,其与水力半径参数R以及糙率系数n相关,谢才系数具体计算公式为:C=1/n×R1/6。水力半径主要包括过水边界周长参数X以及过水断面W,如果过水断面保持一致,过水边界周长参数越小的灌溉渠道拥有越小的水流阻力、水流速度越大、过水能力同样越大。水力半径计算公式为:R=A/X。其中,A代表过水断面;X代表过水边界周长参数。通过上述描述能够得出渠道流量Q的具体计算公式:Q=A×V=ACRi。计算参数选用:灌溉渠道计算参数主要包括糙率系数n、渠道纵坡系数i宽度与深度比a(=b/h)以及渠道流速等因素。渠道设计计算参数的合理性与精确性直接影响到整个灌溉工程的运行稳定性与安全性。在选择灌溉渠道比降时应当注意,灌溉渠道底部必须保持一定的纵坡,即i=h/d=tan a;其中i为比降系数、h代表灌溉渠道两端点位的高差、d代表两端点位水平距离。同时比降应当尽可能与地面坡度相接近,以此防止发生填方过大以及挖方过大等问题;当渠道流量相对较大时。应将比降控制在比较缓慢的状态;当渠道水流中含有杂质成分时,需要对比降系数进行科学控制,以此确保水流能够冲带泥沙杂质,防止发生渠道淤积现象。对渠道渠床结构的糙率系数n进行设计时,需要明确渠道糙率系数的作用,即真实反映出渠床表面粗糙性,n值越大,代表渠床表面越粗糙;n值越小,代表渠床表面越光滑。同时依据《水力学》中标准规定与渠道工程实际地理环境参数进行明确。渠道端面宽度与深度比值a(=b/h)的选择:渠道断面结构能够直接影响到水利工程实际工程量的大小,断面结构使用的稳定性以及渠道工程整体施工难易程度等。渠道断面具有宽深式以及窄深式等多种类型,在设计时需要依据渠道水力最佳断面情况的宽度与深度比值进行计算分析,以此保证渠道断面处于最佳状态,同时尽可能降低衬砌工程施工量以及石方使用量。在得知渠道边坡系数m的具体数值后,能够得出相对应的最佳a值。在渠道断面宽深比a选择设计的过程中,应当对工程施工量进行充分考量,同时需要重点关注渠道断面的结构稳定性。正常情况下,如果渠道流量Q在1~3立方米/秒时,a值需要控制在1~3。灌溉渠道允许的水流速度:在灌溉渠道流速设计时,必须保证其处于灌溉渠道允许的水流速度范围内,即V不淤流速<V设计流速<V不冲流速,其中,不冲流速选用行业标准规定数值,不淤流速值需要依据渠道水流中杂质泥沙量的颗粒性质、数量多少以及组成成分等相关。为防止水草等植物在渠道中生长导致渠道过水能力下降,将渠道最小设计流速控制在0.4~0.6米/秒,对于清水段灌溉渠道,可以将最小设计流速控制在0.2米/秒左右。灌溉渠道横断面尺寸明确:通过上述内容进行科学分析与参数明确,能够通过水力计算对灌溉渠道过水断面的具体尺寸进行精确计算,确定水深参数h与渠道底宽b,利用公式Q=A×V=ACRi,渠道流量模数K=A×CRi,则Q=K/i。在渠道设计过程中,如果提前求得灌溉渠道比降系数i、渠床糙率系数n、边坡系数m以及设计流量Q,依据计算公式K=Qi即可求得K值。假设灌溉渠道底宽参数b与水深系数h确定,依据计算公式:R=A/X、A=b×h、X=b+2h、C=1/n×R1/6、K=A×CRi,以此求得K值。如果以上两种计算方法求得的K值相似,则代表b值和h值为实际渠道断面尺寸;如果K值存在较大差异,则需要重新进行计算,直至计算结果符合工程具体需求。

2强化农田水利灌溉渠道工程设计质量的有效措施

2.1对方案设计过程严格把控

在设计过程中,积极运用先进的科学理念,构建农田水利灌溉渠道工程设计监管控制制度,并将其严格落实到具体,以此为设计质量控制工作提供高效指导工作,降低外界因素对于设计质量的干扰约束,以此保证设计工程的合理性与可靠性。加强农田灌溉工程设计质量控制意识,同时结合健全的控制制度以及信息化管理思维等做好设计工作,对细节问题进行优化处理,从而为渠道灌溉工程提供良好的基础保障。

2.2完善质量监管体系

在对农田水利灌溉渠道工程设计质量进行优化时,需要依据工程具体需求与环境因素等对设计质量监管体系进行不断的完善优化。首先,需要从工程设计的内容合理性与方案可行性角度进行分析,注重管理手段的精细化控制,对不同环节的控制监管机制进行整合,以此为工程设计质量监管体系提供一定参考依据。

3结论

在渠道工程设计过程中,设计人员必须重视设计质量问题,利用先进的信息化技术与专业思维,结合工程具体情况以及行业需求等科学设计,从而保障渠道工程设计质量,进一步促进我国农业地区经济健康稳定增长。

作者:王泓瑞 单位:甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心