渠道纵断面设计中的水位衔接方法优化

在渠道设计中，常遇到建筑物引起的局部水头损失和渠道分水处上下级渠道水位要求不同以及上下游不同渠段间水位不一致等问题，必须给予正确的处理。

（1）不同渠段间的水位衔接。由于渠段沿途分水，渠道流量逐渐减小，在渠道设计中经常出现相邻渠段间水深不同，上游水深，下游水浅，给水位衔接带来困难。处理办法有以下3种。

1）如果上、下段设计流量相差很小时，可调整渠道横断面的宽深比，在相邻两渠段间保持同一水深。

2）在水源水位较高的条件下，下游渠段按设计水位和设计水深确定渠底高程，并向上游延伸画出上游渠段新的渠底线，再根据上游渠段的设计水深和新的渠底线，画出上游渠段新的设计水位线。

3）在水源水位较低、灌区地势平缓的条件下，既不能降低下游的设计水位高程，也不能抬高上游的设计水位高程时，不得不用抬高下游渠底高程的办法维持要求的设计水位。在上、下两渠段交界处渠底出现一个台阶，破坏了均匀流的条件，在台阶上游会引起泥沙淤积。这种做法应尽量避免。为了减少不利影响，下游渠底升高的高度不应大于15～20m。

（2）建筑物前后的水位衔接。渠道上的交叉建筑物（渡槽、隧洞、倒虹吸等）一般都有阻水作用，会产生水头损失，在渠道纵断面设计时，必须予以充分考虑。如建筑物较短，可将进、出口的局部水头损失和沿程水头损失累加起来（通常采用经验数值），在建筑物中心位置集中扣除。如建筑物较长，则应按建筑物的位置和长度分别扣除其进、出口的局部水头损失和沿程水头损失。

跌水上、下游水位相差较大，由下落的弧形水舌光滑连接。但在纵断面图上可以简化，只画出上、下游渠段的渠底和水位，在跌水所在位置处用垂线连接。(www.xing528.com)

（3）上、下级渠道的水位衔接。在渠道分水口处，上、下级渠道的水位应有一定的落差，以满足分水闸处的局部水头损失。在渠道设计实践中通常采用的做法是：以设计水位为标准，上级渠道的设计水位高于下级渠道的设计水位，以此确定下级渠道的渠底高程。在这种设计条件下，当上级渠道输送最小流量时，相应的水位可能不满足下级渠道引取最小流量的要求。出现这种情况时，就要在上级渠道分水口的下游修建节制闸，把上级渠道的最小水位从原来的Hmin升高到H′min，使上、下级渠道的水位差等于分水闸的水头损失以满足下级渠道引取最小流量的要求，见图5-2（a）。如果水源水位较高或上级渠道比降较大，也可以最小水位为配合标准，抬高上级渠道的最小水位，使上、下级渠道的最小水位差等于分水闸的水头损失，以此确定上级渠道的渠底高程和设计水位，见图5-2（b）。分水闸上游水位的升高可用两种方式来实现：①抬高渠首水位，不改变渠道比降；②不改变渠首水位，减缓上级渠道比降。

图5-2　上、下级渠道水位衔接示意图

这两种抬高上级渠道水位的措施可用图5-3进一步说明，图中H1、H2、H3分别代表一、二、三支渠进水口上游要求的最小水位；实线表示上级渠道原来的最小水位线，不能满足三支渠的引水要求；虚线表示改变渠道比降后的最小水位线；点画线表示抬高渠首水位后的最小水位。第二种做法不需要修建节制闸，不产生渠道壅水和泥沙淤积，但要具有抬高渠首水位的条件。

图5-3　渠道最小水位调整方法