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河流水资源的利用实验

时间:2010-01-29 01:05 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  第十章 农村实用地学科技活动

  本章主要介绍农村适用的有关水资源、生物资源和土地资源开发利用方面的科学实验活动。

  自然资源的实验和开发利用,要依据科学性、实用性和群众性的原则。开展实验和利用活动,一定要结合本地区的资源、经济基础和设备条件;要按照自然规律和经济发展规律,充分合理地利用资源,为人类提供物质来源;同时要以小型、收效周期短、具有普及性的活动为主;还要注意保护环境、维护生态系统不遭破坏,有利于生态环境向良性方向转化。

  10.1 河流水资源的利用实验

 

河流水资源是人类开发利用最早的、同人类关系密切的一种自然资源。但是,河流水资源的开发利用是不平衡的,大多数地区的河流水资源未经充分合理开发;开发利用地区也存在一些不尽科学和不够合理的地方。本节力图总结、介绍一些成功的用水经验。 

一、丘陵山区输水渠道设计实验

丘陵山区地形复杂,常有高山深谷、悬崖峭壁。在这里修建输水工程,有渠道弯曲线路长,建筑物多,施工复杂的特点。

1.灌溉渠道布置原则

1)充分利用灌区的地形条件;

2)渠道线路系统布置力求经济合理;

3)设计渠道工程要安全可靠;

4)便于用水管理和工程维修;

5)要尽可能考虑综合利用、一水多用;

6)积极开源节流,充分利用水资源。

2.渠道选线和流量设什

如果灌区在分水岭与山溪或者河流之间,呈长条形。等高线大致与河流方向平行;灌区上游坡度较大,地面狭窄,下游地势平坦,地面开阔,多呈扇形分布。为了确保自流灌溉,引水干渠应沿灌区上部的一侧等高线布置,以求“永不低头”,自流控制全部灌区面积;支渠自干渠一侧引出。其特点是:干渠纵比降平缓(小于0。0005),水头损失小,控制面积大。

渠道工程注意两点:筑渠堤结合开挖山坡截水沟,拦截坡面暴雨径流,防止水土流失和冲毁渠道;山坡支沟多与干渠直交,要筑闸坝和谷坊工程,可拦截砂石、泥土和蓄水缓流,保证干渠安全。

1)渠首工程和过水流量干渠引水源头为渠首,渠道工程和河道工程合称渠首工程。河道工程是指渠首下游,可筑坝蓄水抬高水位,保证干渠引水水头和水量正常供水。如果是山间小溪,水量变化幅度小(如我国南方一些河流,上游植被条件好,调蓄能力强的山区溪流),利用河床中的大砾石、卵石,干垒过水闸坝,也能起到蓄水和抬高水位的作用。

渠首多呈外口大、内口小的扇形,渠底和渠坡用块石浆砌,水泥沙浆抹面或勾缝。渠底前缘和渠坡肩头要深进河床以下,保证不被河流洪水冲毁。

断面流量计算。一般依据下式计算:

 

式中Q首引为渠首引水流量(米3/秒);A为灌区面积(公顷); M为灌溉指标(米3/ 公顷·次);N为灌溉次数(次);η 为渠道有效利用系数,一般采用0.55~0.75,视渠系渗漏、蒸发损失量多少来定;T为灌区灌溉一次所用时间(秒)。

例如:灌区面积为A =54000公顷;灌溉指标为M=50米3/ 公顷·次;灌溉次数为N=4次/ 年,对这次灌溉来说N=1次;渠道有效利用系数,采用η= 0.75;要求灌溉一次使用时为5天,折合为T =86400秒/ 日x5日=432000秒。渠首引水流量Q首引为

Q首引=54000x50xlx(0.75)-1×(432000)-1

= 8.33(米3/ 秒)

2)渠道断面设计。渠床稳定条件,包括纵向稳定和平面稳定两个方面纵向稳定是指渠道在设计条件下工作中,既不会发生冲刷,也不会发生淤积。平面稳定是指渠道在设计条件下工作中,渠道不发生左右摆动,渠床和两岸不会发生冲刷和淤积。

灌溉渠道的横断面尺寸可按明渠均匀流公式进行计算:

 

式中为渠道断面面积(米2);R为水力半径;i为水力比降,在均匀流中与渠底比降一致;C为谢才系数,一般采用曼宁公式进行计算;n为渠床糙率。

渠道水力计算有关参数确定:

①渠底比降i。i值同地形特征、引水流量大小和渠系级别有直接关系,如表10—1和表10—2。

②渠床糙率n。n值选用是否符合实际,直接关系到水力计算中的精度。一般支、斗、农渠选用n =0.0225~0.0275,田间临时渠道选用n=0.030~0.0325。

③渠道边坡系数m。m值的大小关系到渠道的稳定。一般梯形断面的m值; 搂土质情况选定。参照表10—3、10—4

10—1  山丘地区i值参考表

 

10—2  平原地区i值参考表

 

10—3挖方渠道小边坡系数m值表

 

10—4  填方渠最小边坡系数m 值表

 

④渠道断面的宽深比α。渠道断面的宽深比是指底宽b和水深h 的比值,即。根据研究,稳定渠槽宽深比与设计流量有密切关系,流量较大,α值也较大; 对于中小型渠道可直接采用下列数值:

流量(米3/秒):<1,1~3,3~5,5~10;

α值          :1~2 1~3 2~4 3~5。

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