灌溉排水工程-习题集

表6-1 某灌区各种作物的生育期、种植面积的百分比及设计的灌溉制度 作物 (1) 生育期 (2) 种植面积百分比 (3) 灌水次序 (4) 1 2 冬小麦 23/9~l6/5 50 3 4 5 1 玉米 6/6~4/9 50 2 3 1 棉花 21/4~10/11 25 2 3 谷子 25/4~14/8 25 1 2 灌水定额 (m3/亩) (5) 50 50 45 45 45 45 40 35 40 35 35 45 40 修正前 灌水时间(日/月) 起 11/9 21/11 4/3 19/4 7/5 8/6 30/6 1/8 1/5 20/6 22/7 1/5 20/6 止 22/9 2/12 13/3 28/4 16/5 17/6 9/7 10/8 8/5 27/6 31/7 10/5 29/6 (6) (7) 灌水延中间日 续天数 (8) 17/9 27/11 9/3 24/4 12/5 13/6 5/5 6/8 5/5 24/6 27/7 6/5 25/6 (9) 12 12 10 10 10 10 10 10 8 8 10 10 10 85 110 120 235 灌溉定额 (m3/亩) (10)

(2)灌区为有坝取水的自流灌区。根据设计年河流来水分析,渠首能引取的流量,见表6-2。灌溉水利用系数为0.7。

表6-2 设计年渠首能引取的流量 月份 流量(m/s) 31 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0.8 0.8 4.7 5.2 4.8 4.8 7.0 10.0 7.5 6.0 2.4 2.0 要求:编制灌区灌水率图,按经济合理的要求并考虑水源来水流量是否够用进行修正。应完成计算说明书一份,包括修正前、后的灌水率计算表及灌水率图。

7、灌溉取水枢纽型式与位置选择(解题示例) 基本资料

某灌溉区范围如图5-1-1所示。灌区北面靠山,南面临河,地形北高南低,靠近河流断面10处的A点为灌溉区地面最高点。根据灌溉水位控制计算,在A点处的干渠水位为海拔144.0m即可自流控制全灌区。

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灌区水位取自河流。图上所示河流各个断面间的距离皆为1km。该河流在10号断面以上蜿蜒于山区,河道水面比降为1:1000,两岸皆为高山,渠道只能沿河岸边布置,无其它线路可行。在10号断面以下,进入山麓平原,河道水面比降为1:2500。沿河地质条件无大差异,各处皆可选作坝址。

设计年10号断面处河流最小流量和灌区逐月用水量,见表7-1。

表7-1 河流来水流量和灌区用水量表 月份 河流最小流量 灌区用水流量 1 0 2 0 3 12 4 15 5 15 6 28 7 23 0 8 18 0 9 16 10 12 11 12 12 4 0 3.5 13 3.5 4.5 4.5 4.5 4.5 2.0 1.5

在10号断面处,当河流流量为l2m3/s时,水位高程为海拔141.0m。

根据灌区土质及水源含沙情况,干渠比降选在1:2000至1:10000范围内渠床皆不发生冲刷和淤积现象。

要求:根据上述资料,在流量分析及水位分析的基础上,选择渠首位置及型式,计算A点以上干渠的长度。如选择有坝取水方式,要求确定拦河坝的壅水高度;如选择抽水取水方式,要求确定抽水扬程。于渠渠首进水闸的水头损失可按0.2m计算,干渠沿线可按无交叉建筑物考虑,不计集中的水位落差。此题为粗略计算,不要求考虑其他细节。 解:

1.流量分析

根据本题所给出的“设计年灌区逐月用水量及10号断面处河流最小流量值,已知河流各月的最小流量皆大于灌区用水流量。因此,不需对河流流量进行调节即可满足灌溉用水要求,故排除了选择有库取水枢纽的必要性。 2.水位分析

在灌溉季节河流最小流量为l2m3/s时,10号断面处河流的水位高程为141.0m,在1~10号断面间河流比降为1/1000,据此可推算出各断面处的水位高程,见表7-2。 表7-2 河流水位高程推算表(10号断面以上) 断面号 水位(m) 1 150 2 149 3 148 4 147 5 146 6 145 7 144 8 143 9 142 10 141

10号断面以下河流比降为1/2500,据此可推算出10~13号断面处的水位高程,见表7-3。 表7-3 河流水位高程推算表(10号断可以下) 断面标号 10 11 12 13 水位(m) 141.0 140.6 140.2 138.2

由表中看出在10号断面以下,不宜选作渠首位置。

灌区最高点为A,在A处于渠水位为海拔144m时才能自流灌溉全灌区。初选引水干渠比降为1/2000、1/5000、1/8000及1/10000四个方案。引水干渠终点为A,沿河道布置。如渠首选在10号断面上游,则可按干渠要求推算出1~10号断面处的水位高程,见表7-4。

表7-4 各断面处于渠要求的水位 (单位:m) 干渠比降 1/2000 1/5000 1/8000 断面号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 148.5 148.0 147.5 147.0 146.5 146.0 145.5 145.0 144.5 144.0 145.8 145.6 145.4 145.2 145.0 144.8 144.6 144.4 144.2 144.0 145.1 145.0 144.9 144.8 144.6 144.5 144.4 144.2 144.1 144.0 word文档 可自由复制编辑

1/10000 144.0 144.8 144.7 144.6 144.5 144.5 144.3 144.2 144.1 144.0 3.渠首位置与型式选择 (1)无坝取水枢纽:从河床地形来看,在于渠沿河而行的左岸,便于利用横向环流作用以取水防沙,可以选作无坝取水枢纽位置的凹岸,但只有3、4、6、8、10号断面可选用,其他皆不适宜。

从水位控制来看,只有在河流水位高于干渠要求水位之处才有可能选作渠首位置。现考虑渠首进水闸水头损失为0.2m,如干渠比降为1/2000,则渠首位置必须选在3号断面处,如干渠比降为1/5000,1/8000及1/10000三种方案,则渠首位置可选在6号断面处。 现将无坝取水枢纽的几种方案综合列入表7-5中。

表7-5 无坝取水枢纽方案比较表 方案号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 渠首断面 3号断面 6号断面 6号断面 6号断面 干渠比降 1/2000 1/5000 1/8000 1/10000 干渠长度 7000 4000 4000 4000 河流水位 (m) 148 145 145 145 干渠水位 干渠要求的河(m) 流水位(m) 147.5 144.8 144.5 144.4 147.7 145.0 144.7 144.6

可以看出,如渠首位于6号断面,干渠比降为1/5000较为经济。

(2)有坝取水枢纽:10号断面以上河流蜿蜒于山区,各断面处皆可作为拦河壅水坝址,10号以丁断面则不适宜。

河流的左岸为凹岸,便于利用横向环流作用引水防沙,在此岸适宜的坝址有3、4、6、8、10号断面处,而各断面的取水条件则存在较大差异。其中3号断面处无论干渠比降如何,皆不需筑坝即可自流引水;在4、6号断面处,只有干渠比降为1/2000时才需筑坝;在8号断面处,无论干渠比降如何,皆需筑坝壅高水位后才能自流引水;在10号断面处,不需修建引水干渠,但需筑坝将河水壅高3. 2m后才能自流引水。各方案数据,见表7-6。

表7-5 无坝取水枢纽方案比较表 方案号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 渠首断面 4号断面 6号断面 8号断面 8号断面 8号断面 8号断面 10号断面 干渠比降 1/2000 1/2000 1/2000 1/5000 1/8000 1/10000 干渠长度 6000 4000 2000 2000 2000 2000 0 河流水位 (m) 147 145 143 143 143 143 141 干渠水位 要求拦河坝抬(m) 高的水位(m) 147 146 145 144.4 144.25 144.2 144.0 0.2 1.2 2.2 1.6 1.45 1.4 3.2

(3)扬水取水枢纽:在4、6、8、10各断面处作为抽水取水枢纽位置时,抽水扬程与有

坝取水枢纽拦河坝壅水高度楣同,引水干渠长度亦然。在10号断面以下各处,虽然都可选做抽水枢纽位置,但越往下游河水水位越低,渠道要求的水位越高,抽水扬程越大,干渠越长,且需填方越多。故在10号断面以下,越往下游兴建扬水站的可能性就越小。

8、灌溉取水枢纽位置的选择

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基本资料:基本资料同[习题5-1],与其不同的有以下几点:在10号断面以上,河流比降为1/500 ;在7号断面处一险滩,水位集中降落1.5m;灌区最高点为A,在A处当干渠水位为海拔146.3m时,才能自流灌溉全灌区。

要求:取干渠比降为1/1000,渠首进水闸过闸水头损失为0.2m,采用无坝取水枢纽时,试分析渠首位置宜选在何处。

9、无坝取水渠首工程的水力计算 基本资料

某灌区,采用无坝引水渠首工程自河流引水灌溉农田,设计引水流量Q引=32m3/s。渠首处渠道要求水位为53.82m,渠底高程为51.57m,河流临界期最低水位54.5m,相应流量130.0m3/s。

渠首处河底高程为51.0m,河流水位~流量关系曲线如图5-3-1所示。当河流流量为l00m3/s左右时,河流流速为1.1m/s。 要求

确定取水闸闸前水位及闸孔尺寸。

图5-3-1河流水位~流量关系曲线

(横坐标流量0~200m3/s,纵坐标水位51~56m)

10、有坝取水渠首工程的水力计算 基本资料

某灌区设计灌溉用水流量35.5m3/s,为了满足自流灌溉,要求干渠渠首闸后水位为48.6m。选择灌溉水源河流流量充足,灌溉季节河流最小流量亦大于35.5m3/s。但河流水位较低,不能满足灌溉工程对水源的水位要求,为此,需筑拦河坝来抬高水位。坝址处河床底宽100m,高程42.0m,上口宽150m,两岸地面高程52.0m,为梯形断面。汛期河流设计泄洪量600rn3/s。(按软弱土基考虑)

要求:(1)确定拦河坝溢流坝段的坝顶高程及坝高; (2)确定拦河坝非溢流坝段的坝顶高程及坝高; (3)确定溢流坝段及非溢流坝段的坝长。

11、渠道水利用系数与渠系水利用系数的计算

基本资料

某渠系仅由两级渠道组成。上级渠道长3.0km。自渠尾分出两条下级渠道,皆长1.5km。下级渠道的净流量为Q下净=0.3m3/s。渠道沿线的土壤透水性较强(A=3.4,m=0.5),地下水埋深为5.5m。

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要求:(1)计算下级渠道的毛流量及渠道水利用系数, (2)计算上级渠道的毛流量及渠系水利用系数。 12、续灌渠道流量的推算

基本资料:某干渠下有3条支渠皆实行续灌,如图下所示。干渠OA段长2.5km,AB段长2.0km,BC段长1.5km。支一毛流量为3.0m3/s,支二毛流量为2.5 m3/s,支三毛流量为2.5m3/s。干渠沿线土壤透水性中等(A=1.9,m=0.4),地下水埋深介于2.0~2.5m之间。

要求:计算干渠各段的设计(毛)流量。

13、灌溉渠道工作制度的拟定

基本资料:某斗渠控制4条农渠,各农渠控制的灌溉面积分别为ω农1=200亩,ω农2=250亩,ω农3=150亩。该斗渠某次灌水的田间净流量为Q斗田净=0.06m3/s,灌水延续时间为9d。

要求:拟定该斗渠及所属各农渠可能采用的各种工作制度,算出每条农渠的田间净流量与灌水时间。

表13-1 农渠不同工作制度时各渠放水流量与放水时间 农 渠 号 1 2 3 4 续灌时流量(m3/s) 0.0133 0.0166 0.02 0.01 逐一轮灌情况下的工作时间(d) 2 2.5 3 1.5 3流量(m/s) 0.0266 0.0333 0.04 0.02 分二组轮灌时 工作时间(d) 4.5 4.5 4.5 4.5

14、灌溉渠道系统的流量推算

基本资料

某灌区渠系组成如图6-6-1所示。灌区面积2.91万亩,自水库取水,水源充足。干渠全长10. 4km。在桩号8+400,8+800及10+400处分别为第一、第二和第三支渠的分水口,第一支渠与第三支渠的渠系布置型式、渠道长度、控制面积大小完全相同。

第二支渠所属一歪五斗斗渠渠系布置型式、渠道长度、控制面积大小完全相同,仅二支六斗的斗渠渠系与之不同。各条渠道的长度与控制面积如表14-1所示。

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