农田灌溉规划设计

1、M灌区农田灌溉规划设计目 录第一章 基本资料1第一节 自然地理条件1一.地理位置及范围1二.地形地貌1三.水文1四.气象1五.土壤1六.水文地质2第二节 社会经济条件2一.工农业生产情况2二.自然灾害2三.现有水利工程情况3四.灌区开发要求3第三节 灌溉排水设计依据的资料3第四节 灌水率设计资料4第五节 排水模数计算资料5第六节 田间水利用系数5第二章 农作物灌溉制度设计6第一节 作物需水量的计算6第二节 有效降雨量6第三节 计算定额6第四节 灌水率7第三章 设计面雨量的确定12第四章 灌溉渠道流量的计算13一.计算农渠的设计流量13二.计算斗渠的设计流量13三.计算支渠的设计流量14第五章

2、干渠渠道断面设计16第六章 渠道纵断面设计21第七章 土方量计算22附图25第1章 基本资料第1节 自然地理条件 一.地理位置及范围M灌区位于我国北方某地。灌区范围西起铁路，东至精深公路，南临c河，北连F河。总面积82km2，约合12.3万亩。M灌区地形图见附录。二.地形地貌灌区属山前冲积扇平原，地形平坦。总的趋势是西南高东北低，地面坡度一般在1/1500之间。灌区东北部有一条古河床遗迹，地面上仅残留沙丘。草桥关附近有一常年积水的湖泊草泥洼。三.水文C河及F河皆发源于西部山区，出山后向东穿过铁路即进入平原。二河出山口处建有X水库及Y水库，并于C河沿岸修筑了堤防，基本上可控制一般洪水。经二库调节

3、后，除汛期外，河水位均低于地面，地表水及地下水皆可自流排入二河。四.气象M灌区属半干旱半湿润气候。气温以7月份最高，在25以上；1月份最低，在- 2左右。无霜期220天。春季常有旱风，尤以五六月份的干热风危害最大，风向偏南，风力可达六七级；冬季多西北风，风力最大可达八九级。多年平均降水量517. 2mm，多集中在七八两月，占全年降水量的78%，冬春雨量极少，多年平均蒸发量1357mm。干燥度2.62。五.土壤灌区内土壤大部为中壤土，肥力中等，灌区东部有小部分盐渍化现象。经测定：灌区土壤080cm平均容重1.51t/m3，空隙率41. 3%（占土体的%），田间持水率为空隙体积的75%。六.水文地

4、质灌区不透水层顶板埋深为20m，含水层渗透系数K=3m/d，灌溉季节深层渗漏的灌溉水对地下水的补给强度=lmm/d。地下水等水位线大致与地面等高线平行，地下水流向大致为东北方向。在古河床、九里牌与四十里铺以西，地下水埋深在23m之间，矿化度小于lg/L；以东埋深在12m之间，有时小于1m或接近地表，矿化度在13g/L之间。地下水的补给来源在汛期是降雨，旱季是灌溉；地下水的消耗主要是蒸发。地下水动态类型为降雨（灌溉）蒸发型，主要是垂直运动。第二节 社会经济条件一.工农业生产情况灌区是以粮棉为主的农业地区，主要作物有小麦（种植比占60%）、棉花（占20%）、春玉米（占20%）及夏玉米（占60%）。

5、复种指数1.6。灌区内各村镇的乡镇企业比较发达，有纺织、成衣、粮油加工、陶瓷、酿酒、罐头等轻工业；铁路沿线及西部山区有机械制造、水泥、化肥、塑料制品、农药、冶炼和煤炭等重工业。西部山区盛产石料，C河河滩盛产砂及卵石。灌区内人口较稠密，劳动力充足，建筑业熟练的技术工人较多。二.自然灾害本地区解放前为一多灾低产地区，洪、涝、旱、碱灾害频繁，农业生产水平低下，人民生活困难，贫苦农民过着糠菜半年粮的艰苦岁月。解放后，特别是在全流域进行治理之后，由于y和X两座水库及堤防的作用，一般洪水得到了控制，不致成灾。各地亦修建了一些小型水利工程，旱涝灾害已趋缓和。据解放后40年统计和调查，各种自然灾害的情况如下：

6、旱灾：在灌区内普遍存在，以春旱为主，秋旱次之，成灾率在50%70%左右。涝灾：在靠近铁路的灌区西部一带，极少发生；申部地区涝灾较轻，成灾率在30%50%之间；东部古河床、九里牌至四十里铺一线以东，涝灾较重，成灾率在40%70%左右。盐渍化：灌区东部古河床、九里牌至四十里铺一线以东零星分布有1万亩轻盐渍土，表层土壤含盐量在0. 2260.4%，作物减产10%。三.现有水利工程情况在C河及F河修建的y水库及X水库皆为防洪、灌溉、发电及水产等多目标综合利用水库，水库兴利调节按灌溉、发电要求计算，故水库下泄流量可以满足灌溉要求。水库的水质良好，下泄之水无泥沙，水温适中，含盐量小于0.001%。y水库放

7、水洞最低水位（干渠渠首设计水位）为68m。灌区内机井较多。四.灌区开发要求根据国民经济发展规划及流域规划，拟将本灌区建成旱涝保收，高产稳产的粮棉生产基地。按照流域规划的统一安排，灌溉水源的分配方案是：X水库提供F河以西以北的灌溉水源；y水库提供M灌区的灌溉水源。地下水主要供各地国有工业、乡镇企业用水、城镇居民生活用水及铁路以西高地的农田灌溉用水。灌区内的机井主要供人畜饮用及零星菜地的灌溉，除特殊情况外，不用来灌溉大田。灌区开发以灌溉为主，同时解决涝渍问题；对于盐渍化土壤采取排水改良措施，不考虑冲洗改良。表1-1 冬小麦各生育阶段计划湿润层深度及需水模系数生育阶段起止日期计划湿润层深度(m)需水

8、模系数的累计值（%）幼苗期分蘖期越冬期返青期拔节期抽穗开花期乳熟期黄熟期10.111.511.612.512.63.13.24.104.115.15.25.175.186.46.56.160.60.60.60.60.80.80.80.80.83.511.014.024.055.068.086.0100.0第三节 灌溉排水设计依据的资料(1)典型年（中早年）冬小麦灌溉制度设计资料。冬小麦生育期从10月1日至次年6月16日。根据试验资料分析，当冬小麦计划产量为300kg/亩时，相应的需水系数K=1.0m3/kg。各生育阶段计划湿润层及需水模系数如表设1-1。土壤适宜含水率上限为田间持水率，下限为田

9、间持水率的60%，播前灌（9月24日）以前天然土壤含水率为48%（占空隙体积%）。由于计划湿润层增加而增加的土体，其土壤含水量按田间持水率的90%计。设计降雨保证率采用75%，经分析设计年小麦生育期逐句有效降雨量如表1-2。表1-2 典型年（中旱年）冬小麦生育期逐句有效降雨量 (单位：mm)月份101112123456上旬0.516.54.513.6中旬1.32下旬22.525.031.524.0地下水利用量从偏于安全考虑，可以忽略不计。在进行播前灌的情况下，播种时土骧含水率按田间持水率的90%计。(2)典型年（中旱年）其它作物灌溉制度，可根据经验拟定，如表设3所示。表1-3 典型年（中旱年）

10、棉花、玉米的灌溉制度作物名称生育期灌水次序生育阶段灌水中间日灌水定额(m3/亩)棉花4月10日10月30日1播前3月20日602现蕾期6月25日403开花结铃期7月13日45夏玉米6月17日9月15日1拔节期7月2日402抽穗期7月20日403灌浆期8月8日30春玉米4月15日8月10日1冬灌（储水）11月20日602拔节期5月17日453抽穗期6月24日454灌浆期7月25日45第四节 灌水率设计资料 主要作物各次灌水的灌水延续时间大致如下（可供参考）。小麦：播前灌1020昼夜，拔节后灌水1015昼夜。棉花：苗期、花铃期灌812昼夜，吐絮期灌815昼夜。玉米：拔节、抽穗期灌1015昼夜，开花

11、期灌813昼夜。第五节 排水模数计算资料按地区排模经验公式计算最大排模设计暴雨采用10年一遇最大1日暴雨147mm。从暴雨推求径流深R的方法可参看习题9-2的附录。 按平均排除法计算地面平均排模时，耐淹历时取1昼夜。 地下排模取0. 03m3/(s·km2)。第六节 田间水利用系数田，可取0. 95。26第二章 农作物灌溉制度设计第一节 作物需水量的计算以产量为参数的需水量系数法进行直接计算：研究资料可知当冬小麦计划产量为300kg/亩，相应的需水系数K=1m3/kg则得ET=KY=1×300再根据表设1的冬小麦各生育期的需水模系数的累计值求出各生育期的需水量计算过程如下：

12、ETi=KiET幼苗期：ET1=3.5%×300=10.5 m3/亩分蘖期：ET2=（11%-3.5%）×300=22.5 m3/亩越冬期：ET3=（14%-11%）×300=9 m3/亩返青期：ET4=（24%-14%）×300=30 m3/亩拔节期：ET5=（55%-24%）×300=93 m3/亩抽穗开花期：ET6=（68%-55%）×300=39 m3/亩乳熟期：ET7=（86%-68%）×300=54 m3/亩黄熟期：ET8=（100%-86%）×300=42 m3/亩第二节 有效降雨量由资料可知典型年（

13、中旱年）冬小麦生育期逐句有效降雨量数据，即可按平均计算配到各个生育期。例：幼苗期(10.111.5)的有效降雨量以此可计算其它时期的有效降雨量，计算结果见表2-1第三节 计算定额根据资料可知灌区土壤的平均容重为1.51t/m3，空隙率41.3%（占土体的%），田间持水率为空隙体积的75%，而土壤适宜含水率上限为田间持水率，下限为田间持水率的60%，播前灌以前天然土壤含水率为48%。根据旱作物灌溉制度的制定原理分别计算冬小麦播前灌水定额M0和各生育期的灌溉定额Mi，计算过程如下：播前灌水定额各生育期灌溉定额： 其中地下水利用量从偏安全考虑，忽略不计。则，幼苗期：max=75%×41.3

14、%=30.98% s=75%×41.3%×95%=29.43% 表2-1 各生育期的灌溉定额计算表生育阶段计划湿润层深度(m)各生育阶段需水量各生育阶段有效降雨量H深度内土壤田间持水率土壤适宜含水率(占田间持水率)H深度内播前土壤平均含水率各生育期灌溉定额幼苗期0.6157.52.530.98%95%29.43%14.68分蘖期0.6337.510.7529.43%95%27.96%119.3越冬期0.6135140.727.96%99%27.68%-31.07返青期0.60.845022527.68%90%24.91%-109.61拔节期0.8139525024.91%8

15、0%19.93%543.42抽穗开花期0.8585019.93%85%16.94%223.81乳熟期0.8810369.416.94%90%15.25%236.45黄熟期0.863081.615.25%90%13.73%364.78第四节 灌水率根据公式可计算各作物的各次灌水率，计算过程见表2-2、表2-3，而灌水率图见图2-1、图2-2。表2-2 各作物各生育期的灌水率（修改前）作物名称生育期灌水次序生育阶段灌水延续时间（d）灌水定额灌水率灌水时间冬小麦9.219.301播前151010.280.047 9.159.3010.111.52幼苗期1214.680.001 10.1110.201

16、1.612.53分蘖期10119.30.00811.2011.2912.63.1越冬期0 3.24.10返青期04.115.14拔节期12543.420.034.114.225.25.175抽穗开花期12223.810.012 5.065.175.186.46乳熟期12236.450.013 5.246.046.56.167黄熟期12364.780.021 6.056.16棉花4月10日10月30日1播前109000.021 3.153.242现蕾期106000.014 6.216.303开花结铃期106750.016 7.097.17夏玉米6月17日9月15日1拔节期126000.035 6

17、.277.082抽穗期126000.035 7.167.253灌浆期124500.026 8.038.14春玉米4月15日8月10日1冬灌（储水）129000.017 11.1411.252拔节期126750.013 5.125.233抽穗期126750.013 6.196.304灌浆期126750.013 7.197.30表2-3 各作物各生育期的灌水率（修改后）作物名称生育期灌水次序生育阶段灌水延续时间（d）灌水定额灌水率灌水时间冬小麦9.219.301播前151010.280.047 9.159.3010.111.52幼苗期1214.680.001 10.1110.2011.612.53

18、分蘖期10119.30.00811.2212.0212.63.1越冬期0 3.24.10返青期04.115.14拔节期12543.420.034.114.225.25.175抽穗开花期12223.810.013 5.035.135.186.46乳熟期12236.450.013 5.246.046.56.167黄熟期12364.780.021 6.056.16棉花4月10日10月30日1播前109000.021 3.153.242现蕾期106000.014 6.176.273开花结铃期106750.016 7.097.17夏玉米6月17日9月15日1拔节期126000.035 6.277.082

19、抽穗期126000.032 7.187.313灌浆期124500.026 8.068.17春玉米4月15日8月10日1冬灌（储水）129000.017 11.1111.222拔节期126750.013 5.145.233抽穗期126750.013 6.176.274灌浆期126750.013 7.187.31图2-1 灌区初步灌水率图图2-2 灌区调整后的灌水率图第三章 设计面雨量的确定利用内插法可求得则算系数=,则P=Y=1×147=147mm;1.前期影响雨量的确定：根据图我们可知Pa=49.71mm2.设计径流深的确定：P+Pa=147+49.71=196.71mm查图可知R=

20、50mm3.求最大模数地上：qmax=0.041×500.93×88-0.33=0.36地下：0.03m3/(s·km2)第四章 灌溉渠道流量的计算以六支为例一.计算农渠的设计流量Q6支田净=A六支×q设=9.8×0.035=0.343m3/s现假设斗渠，农渠分两组轮灌，同时工作的斗渠有3条，同时工作的农渠有3条，所以农渠的田间净流量为：而f=0.95，则农渠的净流量为：又因为A=1.9，m=0.4 则：所以：二.计算斗渠的设计流量因为一条斗渠内同时工作的农渠有3条，所以斗渠的净流量等于3条农渠的毛流量之和。Q斗净1=3×0.042=

21、0.126（m3/s)农渠分两组轮灌，各组要求斗供给的净流量相等。但是，第二轮轮灌距斗渠进水口较远，输水损失水量较多，据此求得的斗渠毛流量较大，因此，以第二轮轮灌灌水时需要的斗渠毛流量作为斗渠的设计流量。斗渠的平均长度为L斗=1.44km斗渠每公里输水损失系数为：所以：三.计算支渠的设计流量斗渠也是分组轮灌，以第二轮灌要求的支渠毛流量作为支渠的设计流量。支渠的平均工作长度L支=2.912kmQ支净=3×Q斗毛=3×0.134=0.402（m3/s)则：照理可得各干支斗农渠的流量就算结果看表4-1表4-1 各干支斗农渠的流量计算表Q支田m3/sQ田净m3/sQ净m3/sLmQ

22、毛m3/s一、二支农渠0.2110.0700.0740.0540.80.077支渠0.230.0341.760.24三、四支农渠0.230.0580.0610.0580.660.063斗渠0.1260.0441.170.191支渠0.3820.0281.830.40五、六支农渠0.3430.0380.040.0690.740.042斗渠0.1260.0441.440.134支渠0.4020.0272.9120.434七、八支农渠0.3240.0360.0380.070.70.04斗渠0.120.0441.440.13支渠0.390.0282.70.42九支农渠0.30.0330.0350.07

23、30.520.036斗渠0.1080.0461.440.115支渠0.3450.0292.040.37十支农渠1-40.310.0260.0270.0320.520.0275-80.0390.0410.0270.520.042斗渠1-40.0810.0521.440.0875-80.0840.0510.910.088支渠1-40.3480.0290.4380.35续表7Q支田m3/sQ田净m3/sQ净m3/sLmQ毛m3/s十支支渠5-80.3520.0291.610.374-5干渠0.740.0212.260.783-4干渠1.620.0162.231.682-3干渠2.550.0131.8

24、12.611-2干渠3.410.0122.533.510-1干渠3.990.0113.14.13第五章 干渠渠道断面设计初定渠道形状为梯形，渠道防渗衬砌采用混凝土衬砌，边坡m=1，糙率n=0.014；干渠(0+0003+100)设计流量，底宽b=2.5m,坡降i=1/285，由可得渠道的断面面积，计算过程见表5-1。表5-1 干渠(0+0003+100)各水深试算表h（m）A(m2)X(m)R(m)C(m0.5/s)Q(m2/s)备注0.30.863.460.2556.660.720.41.203.780.3258.991.330.441.343.910.3459.771.63最小流量0.61

25、.954.420.4462.323.180.682.284.680.4963.364.16设计流量0.762.624.930.5364.295.31加大流量 查P79表4-16取 流速满足条件该断面横断面图见图5-1图5-1 干渠(0+0003+100)横断面图干渠(3+1005+630)设计流量，底宽b=2.5m,坡降i=1/1760，由可得渠道的断面面积，计算过程见表5-2。表5-2 干渠(3+1005+630)各水深试算表h（m）A(m2)X(m)R(m)C(m0.5/s)Q(m2/s)备注0.51.56 4.10 0.38 60.82 0.86 0.61.95 4.42 0.44 62

26、.32 1.28 0.672.24 4.65 0.48 63.23 1.62 最小流量13.75 5.70 0.66 66.61 3.92 1.013.80 5.73 0.66 66.70 4.00 设计流量1.124.37 6.09 0.72 67.59 5.05 加大流量查P79表4-16取 流速满足条件该断面横断面图见图5-2图5-2 干渠(3+1005+630)横断面图干渠(5+6307+440)设计流量，加大流量，底宽b=2.5m,坡降i=1/1760，由可得渠道的断面面积，计算过程见表5-3。h（m）A(m2)X(m)R(m)C(m0.5/s)Q(m2/s)备注0.51.56 4.

27、10 0.38 60.82 0.86 0.61.95 4.42 0.44 62.32 1.28 0.622.03 4.48 0.45 62.59 1.37 最小流量0.82.80 5.06 0.55 64.72 2.39 0.943.45 5.51 0.63 66.08 3.41 设计流量1.054.00 5.86 0.68 67.03 4.37 加大流量表5-3 干渠(5+6307+440)各水深试算表查P79表4-16取 流速满足条件该断面横断面图见图5-3图5-3 干渠(5+6307+440)横断面图干渠(7+4409+670)设计流量，底宽b=2.5m,坡降i=1/1760，由可得渠道

28、的断面面积，计算过程见表5-4。表5-4 干渠(7+4409+670)各水深试算表h（m）A(m2)X(m)R(m)C(m0.5/s)Q(m2/s)备注0.51.56 4.10 0.38 60.82 0.86 0.521.64 4.16 0.39 61.14 0.94 0.541.71 4.23 0.41 61.45 1.02 最小流量0.61.95 4.42 0.44 62.32 1.28 0.832.94 5.16 0.57 65.03 2.59 设计流量0.923.36 5.45 0.62 65.90 3.25 加大流量查P79表4-16取 流速满足条件该断面横断面图见图5-4图5-4 干渠（7+4409+670)横断面图干渠(9+67011+930)设计流量，底宽b=2.5m,坡降i=1/1760，由可得渠道的断面面积，计算过程见表5-5。表5-5 干渠（9+67011+930)各水深试算表h（m）A(m2)X(m)R(m)C(m0.5/s)Q(m2/s)备注0.30.86 3.46 0.25 56.66 0.29 0.41.20 3.78 0.32 58.99 0.54 0.441.34 3.91