式中渠係有效利用係數是考慮渠道滲漏和蒸發等因素的一個係數,可實際觀測獲得。
(2)明渠水位
(3)明渠水位從毛渠向上推算,一般毛渠水位比地麵高出10厘米左右,農渠水位高於毛渠渠首水位5~10厘米,鬥渠水位高於農渠渠首5~10厘米。
(4)明渠縱坡
縱坡也稱坡降,即明渠在某一段長度內,渠底下降1米的比值。例如:1/1000比降的意思,就是明渠每長1000米,渠底下降1.0米。確定明渠坡降,應結合地麵坡度適當采用,由於鬥、農渠一般流量較小,不宜坡度太緩。坡降陡,流速大,斷麵可小,因而節約土方,減少占地麵積和輸水損失;但也不能過陡,以免流速大而損失水頭,並造成渠道衝刷。
明渠彎道明渠的彎道應緩和,不宜急轉彎,直線渠道水流條件好,且最經濟,否則不但造成衝刷,而且加大水頭損失。關於彎道的半徑,最小限度應大於水麵寬的5倍,如確無條件,則應加以砌護。
(5)明渠邊坡
邊坡也叫側坡,就是明渠深度與水平方向的比值。如邊坡01=2時,就是垂直深度為1.0,水平方向為2.0。明渠邊坡的選擇主要取決於土壤性質及施工條件,根據土壤情況,鬥、農渠邊坡值。
(6)明渠糙率各種邊界條件及狀況不同的明渠,糙率也不同,為了計算簡便,土渠一般可采用0.025。
(7)明渠安全超高為使渠道運行安全,明渠通過最大設計流量時的水位距渠堤頂的高度,叫做明渠的超高。明渠超高與明渠的級別、流量、水深大小有關,見表2-3。
(8)明渠堤頂寬度明渠的堤頂寬度應根據渠岸高度及流量大小而定。堤頂不結合道路,堤頂寬度可按表2-4選用;堤頂與道路結合,渠道不引水或少引水的一側堤頂寬按交通要求決定,村間大路寬度采用3~4米,田間生產路采用1.5~2.0米。
(9)明渠橫斷麵結構明渠橫斷麵多采用介於窄深式與寬淺式之間的梯形斷麵,因此它具有占地少、滲漏損失小的窄深式和水流穩定、渠堤安全、不易衝刷的寬淺式的優點。
(10)明渠最大允許不衝流速為了節約土方、減少占地和水量損失,明渠應采用最大流速,但不能衝刷。因此流速應小於最大允許流速,允許流速根據土質和水力半徑而定,農渠一般水力半徑為0.2~0.5米,不同土質的允許不衝流速。
(11)明渠斷麵水力計算
①明渠斷麵水力計算公式通過明渠斷麵的流量可用明渠均勻流公式計算;
②計算步驟在已知流量和縱坡時,根據土壤性質,確定邊坡和糙率,首先假定一個過水斷麵尺寸如求得的流速合乎不衝刷要求,即可與過水斷麵相乘求得流量。再用這個流量與需要的流量比較,如果二者相等或相近,則可采用假定的斷麵尺寸。如果二者相差較大,說明假定的尺寸不符合要求,應根據計算情況重新修改假設的斷麵尺寸,再進行試算,直到符合要求為止。
根據北京郊區的情況,一般鬥渠底寬0.4~0.5米,渠深0.4—1.0米;農渠底寬0.3~0.4米,渠深0.4~0.8米;毛渠底寬0.2米,渠深仏25~035米。
4.明渠的管理和養護
渠道建成後,必須設置專管機構進行管理和養護工作,從組織上落實管理任務,樹立建管並重,建好一處,用好一處,管好一處的正確思想,把管理工作重視起來。另外,為了管好用好明渠,還需要成立以鬥渠或自然村為單位的群眾性養護組織,統一抽調勞力,劃段包幹進行養護,並與專門管理機構緊密結合,保證明渠經常處於正常運用狀態。
(1)明渠正常運用的基本要求
①過水能力符合設計要求;
②滲漏損失、技術管理損失最小,水的利用係數較高;
③沒有淤積和衝刷現象;
④沒有雜草。
(2)明渠的使用原則
①為了保證安全輸水,防止漫堤、決口事故,各渠段應該規定最高水位,不得超限輸水;
②輸水流量應保持穩定,如遇特殊用水要求時,可加大流量引水,但應逐步增加,以防衝刷、決口和滑坡。冬季輸水水位和流量的急劇升降和增減會使渠岸、橋墩、建築物邊牆濕潤部分遭受冰凍危害,應予注意;
③新建、改建或年度歲修後,行水之前先進行試渠,放水時要逐漸放至正常流量,注意檢查,發現問題及時加以處理,保證行水後不再發生事故。
(3)明渠的檢查工作
①放水前檢查渠道及渠堤有無裂縫、沉陷、滑坡及可能導致潰堤的鼠洞、獾穴等;渠內有無磚石、土塊及其它阻礙水流的堆積物。綠化是否完好;
②放水時檢查渠堤有無漏水、滑坡和衝刷情況及亂扒放水口的現象,及時清除水麵漂浮的草、木,檢查堤頂超高是否足夠,渠道斷麵是否縮小;
③放水後全麵檢查明渠,特別是水下部分,抓緊停水後的有利時機,及時修複損壞部分。
(4)明渠的養護工作
①防淤及時清除雜草,嚴禁在渠道內打壩堵水,保證水流暢通,對經常淤積的渠段進行改善,加大比降,縮小斷麵,增大流速,提高挾沙能力;
②防衝對受衝刷渠段可用卵石、草皮或打樁戶外對過水斷麵小,比降大的明渠,可修刷斷麵,調整比降,局部斷麵受衝,可將消能設備加長;
③防洪山坡明渠靠山一側應修建防洪堤,以防洪水危害,明渠沿山坡或窪地通過時,可增設一些非入渠交叉建築物(如穿越渠底的泄水涵洞、涵管.倒虹吸、泄洪渡槽等或入渠建築物(如帶有消能設備的陡坡、跌水、渠上泄洪閘等)。
④防滲減少渠道滲漏,可以提高灌溉用水率,防止因地下水位升高而引起灌區土壤鹽堿化。防滲應從逐步改善渠係不合理的布置開始,采取效果好的明渠防滲漏措施,提高、灌水技術,做好灌區建築物配套工作等。
5.明渠的防滲措施
渠道的防滲措施較多,各地應本著因地製宜、就地取材、施工簡易、管理方便的原則選用。
渠床壓實防滲在滲漏渠段,用夯壓辦法增加渠床土壤的密實度,減少土壤的透水性。
(1)粘土護麵
粘土護麵具有良好的防滲效果,一般護麵厚10~25厘米,可減少滲漏損失60~80。4,其優點是能就地取材,經濟,施工簡單。但強度和抗衝能力較小,渠中流速不能超過0.7米每秒。
(2)渠床掛淤
掛淤的方法有人工與自然兩種,人工掛遊是在靜水或動水中,人為地摻人適量的粘土,使其填入土壤的孔隙中;自然掛淤是依靠含泥沙的天然渾水進行掛淤,防滲效皋較人工掛淤為差。這種方法多適用於漏水較嚴重的砂質渠床。
塑料薄膜護麵在渠床上鋪襯塑料薄膜,並在薄膜上覆蓋約30厘米厚的當地土料作為保護層。這種方法防滲效果好,施工簡單,運輸輕便,而且適用於寒冷地區,對高填方渠道滲漏段效果更好。塑料薄膜一般選用聚氯乙烯,薄膜厚度0.15^0.20毫米。施工時,要求渠床開挖平整,清除雜草、樹根、石塊等雜物,以免刺破薄膜。這種方法的缺點是不能防止渠床的衝刷,薄膜易被蘆根、樹根等堅硬物刺穿,影響防滲效果。使用年限可達10~15年左右。
(3)混凝土砌
混凝土襯砌渠道造價高,但強度高、耐久性好、糙率小、耐衝性強、養護維修方便。北京郊區井灌區多采用混凝土型槽襯砌渠道,其施工方法有兩種,一是預製安裝;二是現場澆築。預製安裝的優點是施工期不受季節的限製,使用專用機械設備少,缺點是整體性差,因接縫過多影響防滲效果;現場澆築,是利用滑模設備在田間邊行走邊襯砌,施工效率高,襯砌質量好,防滲效果比預製安裝的好。
機井渠道用混凝土V型槽襯砌後,每100米輸水消耗量約占輸水流量的3%,渠道水有效利用係數提高到0.90。
(二)輸水管道
輸水管道是許多發達國家正在廣泛推廣應用的一種新型灌溉方式,這種灌溉方式是通過低壓管道直接把水輸送至田間。它具有節水(綜合節水達50%以上),節能(約50%左右),省地(井灌區1~27%、揚水站灌區3%以上),省工(一半多),提高灌溉效率和灌溉質量等優點。目前,我國許多地區也正大麵積試驗、推廣和應用。所用管材有混凝土管、灰土管、瓦管等,近年來,隨著塑料工業的發展,塑料管道的試製和生產為發展輸水管道灌溉開辟了更加廣闊的前景。