灌溉排水工程课程设计

1、灌溉排水工程课程设计湖南农业大学工学院课程设计说明书课程名称：灌溉排水工程学题目名称：马清河灌区灌溉系统的规划设计班 级：2009级水利水电专业01 班姓 名：陶仕平学 号： 2指导教师：王 辉评定成绩：教师评语：指导老师签名:20马清河灌区灌溉系统的规划设计1.基本资料1.1灌区基本情况灌区位于界荣山以南，马清河以北，（20m等高线以下的）总面积约12万亩。 气候温和。无霜期长，适宜于农作物生长。年平均气温 16.5 C,多年平均蒸发 量1065mm多年平土降水量 1112mm灌区人口总数约8万，劳动力1.9万。中溪以西属兴隆乡，以东属大胜乡。 根据农业规划，界荣山上以林、牧、副业为主，20

2、m等高线以下则以大田作物为主，种植稻，麦，棉，豆等作物。灌区上游土质属中壤，下游龙尾河一带属轻壤土。地下水埋深一般为45m, 土壤及地下水的pH值属中性，无盐碱化威胁。界荣山、龙尾山等属土质丘陵，表土属中粘壤土，地表56m以下为岩层，中溪及吴家沟等沟溪均有岩石露头，马头山陈村以南至马清河边岩石遍布地表。 吴家沟等沟溪纵坡较大，下切较深，一般为78日上游宽5060ml下游宽70 90ml遇暴雨时易发洪水，近年来已在各沟，溪上游修多处小型水库，山洪已基 本得到控制，对灌区无威胁。Q灌区为马泊河流域规划的组成部分， 根据规划要求，已在兴隆峪上游20km 处（图外）建大型水库一座，坝顶高程林 50.2

3、m,正常水位43.0m,兴利库容1.2 X 108 m3,总库容2.3 X 108n3o Q灌区拟在该水库下游A-A断面处修建拦河坝式取 水枢纽，引取水库水发电则利用尾水进行灌溉。A-A断面处河底高程30ml砂、卵石覆盖层厚2.5 m ,下为基岩，河道比降1/100,河底宽82ml河面宽120m 水库所供之水水质良好，含沙量极微，水量亦能完全满足灌区用水要求。气象根据当地气象站资料，设计的中等干旱年（相当于1972年）411月水面蒸 发量（80 cm 口径蒸发皿）及降水量见表2-1及表2-2。种植计划及灌溉经验灌区以种植水稻为主，兼有少量旱作物，各种作物种植比例见表1-3表2-1设计年蒸发量统

4、计月份4567891011烝及里（mm）97.5118.0143.7174.9196.5144.7101.175.6表2-2设计年降水量统计日月份4567891017.64.6212.717.418.533.41.97.3492.055.31.210.864.87.9-2.878.628.582.5919.1103.6112.52.1121.920137.52.31412.11.91.91510.0166.04.13.532.81724.5181.3191.6204.312.611.5211.818.5222.110.620.22.53.6231.410.74.52435.47.4256.22

5、61.5271.1281.53.729307.7313.6月计72.9212.1107.339.825.037.3103.5表2-3作物种植比例作物早稻中稻双季晚稻棉花种植比例（%）50305020根据该地区灌溉试验立观测资料，设计年（1972）早稻及棉花的基本观测数据 如表2-4及表2-5所示；中稻及晚稻的丰产灌溉制度列于表2-6。表2-4早稻试验基本数据生育 阶段复出分孽前分孽后孕穗抽穗乳熟黄熟全生 育期起止25/4-4/5/5-1415/5-1/2/6-1617/6-31/7-1112/7-225/4-日期（日/ 月）5/56/60/6/70/720/7天数101018151411987

6、模比 系数 （% ）7818252l138100田间 允许 水层 深（mm ）10-30-5 010-408020-508020-50-10020-50-9010-4050湿润渗透 强度 （mm/ d ）1.31.31.31.31.31.31.3附注全生育期需水系数=1.0表2-5棉花试验基本数据生育阶段幼苗期现蕾期开花结铃 期吐絮期全生育期起止日期（日/月）21/4-16/617/6-28/729/7-26/827/8-6/1121/4-6/11模比系数（%下水补给量 占作物需水量的（）10202225计划湿润层深（m）0.4-0.50.5-0.60.6-0.70.

7、7注：计划产量120Kg;需水量系数K=2.67m3/Kg; 土壤孔隙率48% （占土 体的百分数）；土壤适宜含水率上限为70% （占空隙体积的百分数），下限为35% （占空隙）;田间最大持水率为70% （占空隙）;播种时，计划层土壤 储水量为72 m3/亩；播前灌之前土壤计划润湿层（0.4m）内的平均含水率8 0=40% （占空隙体积的百分数）。增加的计划润湿层的平均含水率可按50% （占空隙体积的百分数）计。表2-6中稻、双季晚稻设计年丰产灌溉制度中稻双季晚稻灌水次序灌水时间（日/月）灌水定额（m3/公顷）灌水次序灌水时间（日/月）灌水定额（m3/公顷）17/5:50119/750226/

8、525227/71534/62531/825410/6P 25417/820520/630512/82562/730623/830日期生育期设计淹灌逐日耗水逐日降雨淹灌水灌水量排水量月日水层（mm）量（mm）量(mm)层(mm)(mm)(mm)78/730727/830814/7P 30831/830922/73096/9301029/7251012/9301110/8r 301119/9301230/920灌溉定额320（m3/公顷）灌溉定额335（m3/公顷）早稻及棉花的灌溉设计日. 烝及里月份4567891011年蒸发量（mm）97.5118.0143.7174.9196.5144.71

9、01.175.6平均日蒸发量（mm）3.253.814.795.646.344.823.262.524.13泡田期10-30-504.557.537.0534.11412.144. 61540.051635.51730.95181.327.71923.15204.322.9211.820.15222.117. 7231.414.55241025复苗期10-30-5035.45302630.92726.35281.523.32918.753014.25 .015.1129.09200223.98033.422.270492.05059.1605分票前10-40-801.246.09067.948

10、.880728.572.270867.160962.051056.94112.554.33126.455.621350.511445.415分篥后20-50-9040.29166.041.181724.560.571855.461950.352045.242140.132210.645.622310.751.212446.12540.9926分篥后20-50-9035.88271.131.87283.730.462925.353020.243145.13306 .016.0939.0402孕穗20-50-10017.450.35031.946.160440.070533.980627.8907

11、21.80855.71400949.621043.531137.441231.351325.26141.921.071554.98401648.8917抽穗20-50-9042.81836.711930.622024.532148.44302249.2901.552383.912435.49023.222583.91261.579.322773.232867.142961.053054.96701乳熟10-40-5048.020241.080334.140427.20520.260613.320736.383008乳熟10-40-506.9429.440922.51015.5611101.38

12、12黄熟湿润13141510.0164.117181920合计499.35337.8255.4883.93校核验算：h始P d MWc h末故校核满足要求。0+337.8-499.35-83.93+255.48=10泡田日期为4月13日至4月24日，泡田定额为m 70m3/亩，S1 86mm975 1230Mih。0.667(h0.667(hM10.667S18686M-Pi) 39-30.5)39 30.5 10.4mm即得初始淹灌水层为10.4mm.早稻设计灌溉制度灌水次数灌水时间灌水定额mmm3/亩14.1334.122.724.25302035.012013.345.31302056.

13、084026.766.154026.776.21302087.07302097.111.380.9棉花灌溉制度的制定WT=100*50%*48%=24（ mm =35.98 （m3/亩）Wo=72000/667=107.9（mm）=161.77 （m3/亩）ET KY 120 2.67 320.4m3/亩 21.36m3/公顷幼苗期：ET1ETk1320.4 0.18 57.67m3/亩3.84m3/公顷现蕾期：ET2 ETk2 320.4 0.3 96.12m3/亩 6.41m3/公顷开花结铃期：ET3 ETk3 320.4 0.24 76.9m3/亩 5.13m3/ 公顷33叶絮期：ET4

14、 ETk4320.4 0.28 89.71m3/亩 5.98m3/公顷日期 旬生育期Wmax（m3/亩）Wmin （m3/亩）H（m）ET（m3/亩）K（m3/亩）Wt（m3/亩）t降雨量（mm）P0 （m3/亩）时段初水 量（m3/ 亩）时段末水量（m3/亩）灌水量（m3/亩）4下旬幼苗期112.778.90.59.61.02.76.84.57280.6105上旬0.59.61.02.713366.580.6112.7-28.5中旬0.59.61.02.739.426.3112.7112.7-20.4下旬0.59.61.02.726.117.4112.7112.7-11.56上旬0.59.6

15、1.02.719.312.9112.7112.7-7.0中旬0.59.61.02.71.90112.7106.8下旬现蕾期140.998.60.624.04.84.086.143.1106.8128.87上旬0.624.04.84.000128.8113.6中旬0.624.04.84.014.19.4113.6107.8下旬0.624.04.84.025.717.1107.8109.78上旬开花结 铃期169.0118.30.725.65.65.310.87.2109.7162.260.0中旬0.725.65.65.314.29.5162.2157下旬0.725.65.65.300157142

16、.39上旬吐絮期197.2138.10.712.83.22.37.34.9142.3139.9中旬0.712.83.22.37.95.3139.9137.3下旬0.712.83.22.322.114.7137.3144.710上旬0.712.83.22.351.125.6144.7163中旬0.712.83.22.346.230.8163186.5下旬0.712.83.22.36.24.1186.5183.311上旬0.712.83.22.3320.064.464.2294.82.6校核:Wt -W 0=WT+P0+K+M-ET183.3-72=111.3=64.2+294.8+64.4+2.

17、6-320.0棉花设计灌溉制度灌水次数灌水时间灌水定额14月21日10 （m3庙）28月1日60 （ m3庙）早稻、中稻、双季晚稻、棉花灌水率作物作物所占面 积（为灌水次数灌水定额（m/亩）灌溉时间（日 /月）灌水延续时 间（d）灌水率m3/（s万亩早稻501 （泡田）22.74.13100.132204.2540.28313.35.0140.194205.3140.28526.76.0840.38626.76.1540.387206.2140.288207.0740.2890.97.1140.13中稻301 （泡田）505.07120.142255.2640.213256.0440.2142

18、56.1040.215306.2040.266307.0240.267307.0840.268307.1440.269307.2240.2610257.2940.2111208.1040.17双季晚稻501 （泡田）507.19120.242157.2740.213258.0140.364208.0740.285258.1240.366308.2340.437308.2740.438308.3140.439309.0640.4310309.1240.4311309.1940.4312209.3040.28棉花201104.2150.462608.01100.13修正后的灌水率计算表作物作物所占

19、面 积（为灌水次数灌水定额（m/亩）灌溉时间（日 /月）灌水延续时 间（d）灌水率m3/（s万亩早稻早稻50501 （泡田）4.1370.1924.2540.2834.2940.1945.3040.2856.0740.3866.1540.3876.2340.2887.0640.2897.1040.13中稻301 （泡田）5.0380.2125.2640.2136.0340.2146.1140.2156.1940.2667.0240.2677.1440.2687.2240.2697.2940.21108.1040.17双季晚稻501 （泡田）7.1040.2627.1870.2437.2640.

20、4548.0240.3658.0640.2868.1040.2678.27160.4389.1940.4399.3040.28棉花2014.2050.4628.01100.13取修正后的灌水率q为0.43n3/（s*万亩）.灌溉渠系规划布置渠道布置本灌区灌溉渠道分为干、支、斗、农四级固定渠道。本灌区属于小坡度地区。 一支布置在整个灌区的西面，与等高线成一定的角度。二支布置在吴家沟和中溪 之间，三支布置在中溪东侧，四支布置在炒米店西侧，八户东侧。第三支渠灌溉面积适中，可作为典型支渠，该支渠有 6条斗渠，斗渠长3500ml取第六斗渠为 典型斗渠。每条斗渠有6条农渠，长800m,间距750ml可取六

21、斗二农为典型农渠。渠道设计流量计算确定工作制度干支渠续灌，斗、农轮灌（各分两组）。典型支渠设计流量计算灌区总面积约为12万亩，干渠长为16.5km,各支渠的长度及灌溉面积列入下表。支渠长度及灌溉面积渠别一支一支二支四支合计长度（km）4.514.124.254.3610.2灌溉面积（万亩）2.434.382.522.67125.2.1典型支渠（三支渠）及其所属斗、农渠的设计流量A.计算农渠的设计流量三支渠的田间净流量为 Q3支田净A3支q设2.52 0.43 1.08m3/s因斗、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：Q农田净 口支田净 108

22、0.12 m3/sn k 3 3取田间水利用系数f 095,农渠的净流量Q农净 QS = 0.126 m3/sf 0.95灌区土壤属中粘壤土，查表得相应的土壤透水性参数：A 1.9 m 0.4。一 .一.一一.A1 9因此农渠每公里输水损失系数为：农 一J0.0435100Q农净 100 0.126 .取农渠的计算长度为：L农400m 0.4km农渠的设计流量为Q农毛 Q农净（1农L农）0.12 （1 0.0435 0.4） 0.122m3/sB.计算斗渠的设计流量因一条斗渠内同时工作的农渠有 3条，即斗渠的流量为：Q斗净 3 Q农毛 3 0.12 0.36m3/s农渠分两组轮灌，各组要求斗渠

23、供给的净流量相等。 但是，第R轮灌组距斗渠进 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R轮灌组的斗渠毛流量作为斗渠的设计流量。斗渠的工作长度为L斗3/4L斗2.63km。A1 9斗渠每公里输水损失系数为：斗 一J 以不 0.0286100Q斗净 100 0.36 .斗渠设计流量为：Q斗毛Q斗净（1斗L斗)0.36 (1 0.0286 2.63) 0.387m3 /sC.计算三支渠的设计流量斗渠也是分两组轮灌，以第n轮灌组要求的支渠毛流量作为支渠的设计流量 渠的工作长度取：L支3.6km。支渠的净流量为：Q3支净 3 0.387 1.161m3/s支渠每公里输水损失系数为A

24、 ccm m100Q3支净1 9nr 0.0179_ 0 4100 1.161 .支渠设计流量为Q3支毛Q3支净（13支 L支)1.161 (1 0.0179 3.6) 1.236m3/s5.2.2计算三支渠的灌溉水利用系数323 161 0.939Q3 支毛1.2365.2.3计算一、二支渠的设计流量A.计算一、二支渠的田间净流量Q1 支田净2.43 0.43 1.04m3/s3.Q2支田净 4.38 0.43 1.88m /sQ3支田7争 2.67 0.43 1.148m3/sB.计算一、二支渠的设计流量以典型支渠（三支渠）的灌溉水利用系数作为扩大指标，用来计算其他支渠的设 计流量。Q1支

25、毛Q1支田净3支水1.040.9391.107m3/sQ2支毛Q2支田净3支水1.880.9392.002m3/sQ4支毛Q4支田净3支水1.1480.9391.223m3/s5.2.4推求干渠各段的设计流量BC段的设计流量3 .Qbc净Q4支毛1.223m /SBC1.9100 1.2230.40.0175Qbc 毛Qbc 净(1bc Lbc)1.223 (1 0.0175 4.08) 1.310m3/sAB段的设计流量QAB净QBC毛Q 3支毛1.310 1.236一 一 3 一2.546m /sAB1.9Z704100 2.546 .0.0131Qab 毛Qab 净(1abLab)2.5

26、46(10.0131 3.54)2.664m3/s4.666m3/sOA段的设计流量Qoa 净Qab 毛 Q2 支毛2.664 2.002OA1.9100 4.6660.40.0103Qoa毛Qoa 净(1oaL0a)4.666(10.0103 3.25)34.822m3/sQO段的设计流量Qqo 净 Qoa 毛 Q1 支毛 4.822 1.107 5.929m3/sOA1.9100 5.9290.40.0093QQO毛Qqo净(1qoLqo)5.929 (1 0.0093 4.30)6.166m3/s6.灌溉渠道的断面设计渠道横断面设计10.025由已知资料查表，可取 m 1.25 i 10

27、.000286 n35001.1干渠横断面设计采用经济适用断面A. QCK: Qqo 6.166m3/s取 1.04,5/2L1) 0.68宽深比 (2.1 m2 m) m 3.14 3/8Qn( 2.1 m2)2/3 h1.44m(m)5/3Jb h 4.53m2A (b mh)h 9.12m2B b 2h . 1 m29.14mAR 0.998mBA 9.12Q 6.166 所以可行V0.676m/ sV不淤校核不冲不淤C RV不冲KQ0.1取 C 0.3 K 0.62-V不淤 C、.R 0.3 .0.998 0.30m/s即有301V不冲KQ .0.62 6.166 .0.74m/s因此

28、有V不淤V V不冲，满足要求，说明断面尺寸符合要求，即干渠QOO勺断面尺寸为：h 1.44m, b 4.53m。干渠AR BC段以及典型支渠(三支)皆采用经济适用断面计算，其结果列入下 表。1.045/2 , ( 4 1) 0.682(2 1 m2 m) m 3.14断面尺寸设计渠别QhbABRQV 一AV不淤Cv RV不冲KQ0.1OA4.8221.3154.1297.5918.3370.9110.6350.2860.726AB2.6641.0523.3034.8586.6690.7280.5480.2560.684BC1.3100.8062.5302.8515.1090.5580.4590

29、.2240.6373支1.2360.7892.4772.7335.0010.5460.4520.2220.633经校核皆满足V不淤V V不冲，说明以上横断面尺寸都符合要求6.1.2斗、农渠断面设计采用水力最优断面A.典型斗渠：Q斗 0.387m3/s计算宽深比2( 1 m(m)5/3、ib h 0.70 0.75 0.53m A (b mh)h 1.10m m) 0.70 3/80.75mQn( 2.1 m2)2/3B b 2h. 1 m22.93mR 0.38m/s B可得 V Q 0.35m/s A一 V不淤C . R 0.3 . 0.38 0.18m/s因有0.10.1V不冲KQ 0.6

30、2 0.3870.56m/s可知，得典型斗渠的断面尺寸为b 0.53m, h 0.75m,符合要求。B.典型农渠：Q农 0.122m(m)5/3、.ib h 0.70 0.49 0.34m- 八一 _2A (b mh)h 0.47m2.-.B b 2h J m2 1.91mAR - 0.25m/sB所以 V Q 0.26m/s AC .R 0.3 ,.0.25 0.15m/s_01_0 1_KQ .0.62 0.122 .0.50m/s即V不淤V V不冲，满足要求，因此得典型农渠横断面尺寸为b 0.34m, h 0.49m o6.2渠道纵断面设计纵断面设计的任务是根据灌溉水位要求确定渠道的空间

31、位置，包括设计水位、 渠底高程、堤顶高程、最小水位等。其中堤顶高程、最小水位的确定需确定最小 水深和加大水深。即需确定最小流量与加大流量。为保证对下级渠道正常供水，目前有些灌区规定渠道最小流量以不低于渠道设计流量的40%为宜，在此取Q最小 50%Q设，而加大流量为Qj JQ设（当1 Q 5时，取J 1.3；当5 Q 10,取J 1.2）。而为了防止风浪引起渠水漫溢，保证渠道安全运行，挖方渠道的渠 、 1岸和填方渠道的堤顶应高于渠道的加大水位，即为安全超高Ah -hj 0.2。又4 j/s宽深比 2( 1 m2 m) 0.70 3/80.49m丫不淤因V不冲Qn( 2.1 m2)2/3为了便于管

32、理和保证渠道安全运行, 度，以满足交通和渠道稳定的需要,挖方渠道的渠岸和填方的堤顶应有一定的宽即是 D hj 0.3。6.2.1干渠纵断面设计利用迭代法计算。(m 1.25A. QO: Q 最力50O0Q0.51i 0.000286 n 0.025)35006.166 3.083m3/s0.6AnQ最小i2.482 1 m2 3.20m初始选h最小0.85m ,则有A (b Bh最小产b mt小进行迭代，最终得h最力0.97m即为最小水深。JQ 1.2 6.1667.40m3 /s0.6nQJ4.203.20m初始 hj1.7m ,贝(J hjA (b Bhj)0.4b mhj迭代得hj 1.

33、59m ,即为OA段堤顶高程因此得堤顶宽度为D hj 0.3 1.89m,4hj0.2 0.60m 。B. OA: Q最小 50%Q 0.54.822 2.41m3/s0.62.1422 1 m 3.20m初始选h最力0.69m,因h最力A 叫小）,迭代得h最小0.89m,即为最小b mhg 小水深。Qj JQ 1.34.822 6.27m3/s0.6nQJ-i23.80mB 2 1 m23.20m、“A (b Bhj)0.4初始 hj 0.95m ,则 hj -b mhj迭代得hj 1.52m,即为堤顶高程。因此得AB 段的堤顶宽度为D hj 0.3 1.82m ,安全超高-1 . h -

34、hj 0.2 0.58m。4 jAB: Q最小 50 % Q 0.5 2.664 1.33m3/snQ最力0.62B 2 1 m2 3.20m初选h最小0.58m,有幅才A (bBh最小）.4b mhM，迭代得h最/j0.71m即为最小水深。又因QJ JQ1.3 2.6643.46m3/s0.6nQJ2.66m2B 2 1 m2 3.20m选 hj 1.28m A则hjMj：，迭代得 hj 1.21m为堤顶局程。1.50m2堤顶宽度D10.50m ohj0.3 1.51m,安全超图 zh -hj 0.24 jBC: Q最小50%Q 0.5 1.310 0.66m3/s0.6nQ最小2:2A 0

35、.99mB 2-1 m 3.20mi初选h最小0.48m ,有幅小A(b Bh最小),迭代得h最小0.55m ,为最小水深 b m幅小又因 Qj JQ 1.3 1.310 1.70m3/snQj.i0.61.74m2B 2 1 m2 3.20m选 hj1.08m,贝(JhjA (b Bhj)0b mhj迭代得hj0.93m为堤顶高程。一,人 1D hj 0.3 1.23m, Ah - hj 0.2 0.43m。4 jE:典型支渠（三支）：Q最小50%Q30.5 1.236 0.62m /s0.6nQ最小2，2A0.95m2B 21 m 3.20mJ初选hi、0.7m ,有h最力A (b Bh最小严b mh迭代得h最小0.54m ,为最小水深。又因 QJJQ 1.3 1.236 1.61m3/s0.6A 华 1.68m2B 2V1 m23.20miA (b Bh；)0.4选hj 0.7m ,