马清河灌区灌溉系统规划设计(课程设计)

1、马清河灌区浇灌系统的规划设计(课程设计)马清河灌区浇灌系统的规划设计(课程设计)马清河灌区浇灌系统的规划设计(课程设计)湖南农业大学工学院课程设计说明书课程名称：浇灌排水工程学题目名称：马清河灌区浇灌系统的规划设计班级：20级水利水电专业班姓名：学号：指导教师：评定成绩：教师考语：指导老师署名：20年月日马清河灌区浇灌系统的规划设计基本资料1.1灌区基本状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。天气平和。无霜期长，适合于农作物生长。年均匀气温16.5，多年均匀蒸发量1065mm，多年均匀降水量1112mm。灌区人口总数约8万，劳动力1.9万。申溪以西属兴旺乡，

2、以东属大胜乡。依据农业规划，界荣山上以林、牧、副业为主，20m等高线以下则以大田作物为主，栽种稻，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，无盐碱化威迫。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，申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畔岩石遍及地表。吴家沟等沟溪纵坡较大，下切较深，一般为78m，上游宽5060m，下游宽7090m，遇暴雨时易发洪水，最近几年来已在各沟，溪上游修多处小型水库，山洪已基本获取控制，对灌区无威迫。Q灌区为马清河流域规划的构成部分，依据规划要求，已在兴旺峪上游

3、20km处(图外)建大型水库一座，坝顶高程林50.2m，正常水位43.0m，兴利库容1.2108m3，总库容2.3310m。Q灌区拟在该水库下游A-A断面处修筑拦河坝式取水枢纽，引取水库水发电则利用尾水进行浇灌。A-A断面处河底高程30m，砂、卵石覆盖层厚2.5m，下为基岩，河流比降1/100，河底宽82m，河面宽120m，水库所供之水水质优秀，含沙量极微，水量亦能完整满足灌区用水要求。1.2气象依据当地气象站资料，设计的中等干旱年(相当于1972年)411月水面蒸发量(80cm口径蒸发皿)及降水量见表1-1及表1-2。表1-1设计年蒸发量统计月份45678910112蒸发量(mm)97.51

4、18143.7174.9196.5144.7101.175.6表1-2设计年降水量统计月份日4567891017.64.6212.717.418.533.41.97.349255.31.210.864.87.9-2.878.628.582.5919.1103.6112.52.1121.920137.52.31412.11.91.915101664.13.532.81724.5181.3191.6204.312.611.5211.818.5222.110.620.22.53.6231.410.74.52435.47.4256.2261.5271.1281.53.729307.7313.6月计72

5、.9212.178.339.82537.3103.531.3栽种计划及浇灌经验灌区以栽种水稻为主，兼有少许旱作物，各样作物栽种比率见表1-3。表1-3作物栽种比率作物早稻中稻双季晚稻棉花栽种比率(%)50305020依据该地域浇灌试验站观察资料，设计年(1972)早稻及棉花的基本观察数据如表1-4及表1-5所示；中稻及晚稻的丰收浇灌制度列于表1-6。表1-4早稻试验基本数据生育复苗分孽前分孽后孕穗抽穗乳熟黄熟全生阶段育期起止25/4-4/5/5-14/515/5-1/2/6-1617/6-31/7-1112/7-225/4-日期56/60/6/70/720/7(日/月)天数1010181514

6、11987模比系数7818252l138100(%)田间同意水层10-30-510-40-820-50-20-5020-5010-40-湿润深0080-100-9050(mm)浸透强度1.31.31.31.31.31.31.3(mm4/d)附注全生育期需水系数=1.0。表1-5棉花试验基本数据表幼苗生育阶段期现蕾期开花结铃期吐絮期全生育期21/4-16/17/6-2821/4-6/1起止日期(日/月)6/729/7-26/827/8-6/111模比系数(%下水补给量占作物需水量的(%)102022250.4-计划湿润层深(m)0.50.7注：计划产量120Kg；需水量

7、系数K=2.67m3Kg；土壤孔隙率48%（占土体的百分数）；土壤适合含水率上限为70%（占缝隙体积的百分数），下限为35%（占缝隙%）；田间最大持水率为70%（占缝隙%）；播种时，计划层土壤储水量为72m3亩；播前灌以前土壤计划湿润层（0.4m）内的均匀含水率0=40%（占缝隙体积的百分数）。增添的计划湿润层的均匀含水率可按50%（占缝隙体积的百分数）计。表1-6中稻、双季晚稻设计年丰收浇灌制度中稻双季晚稻灌水定灌水定灌水时额灌水时额灌水次间(m3/公灌水次间(m3/公序(日/月)顷)序(日/月)顷)7月1917月5日501日505月267月272日252日1534月6日2531月8日251

8、0月64日2547月8日2056月2030512月8255日日8月2362月7日306日308月2778月7日307日3087月143088月3130日日7月229日3096月9日307月2912月910日2510日3010月89月1911日3011日309月3012日20浇灌定额320(m3/公顷)浇灌定额335(m3/公顷)早稻及棉花的浇灌制度计算2.1早稻的浇灌制度计算早稻田间每日耗水量计算日蒸发量=总蒸发量天数阶段水面蒸发量=相应的日蒸发量相应的天数因为1.0则ETE0E0阶段需水量=阶段水面总蒸发量模比系数阶段浸透量=浸透强度天数阶段耗水量=阶段浸透量阶段需水量每日耗水量=阶段耗水量

9、天数田间每日耗水量计算月份4567天数303130316蒸发量mm97.5118143.7174.9日蒸发量mm3.253.814.795.64生育期复苗分蘖前分蘖后孕穗起止月日25/4-4/55/5-14/515/5-1/62/6-16/6天数10101815阶段水面蒸发量（mm）35.2838.0669.571.85阶段需水系数a1111模比系数（%）781825阶段需水量（mm）27.5831.5270.9398.51浸透强度(mm/d)1.31.31.31.3阶段渗漏量（mm）131323.419.5作物日需水量（mm/d）2.763.153.946.57田间每日耗水量（mm）4.14

10、.55.27.9田间每日耗水量计算月份891011天数31303130蒸发量mm196.5144.7101.175.6日蒸发量mm6.344.823.262.52生育期抽穗乳熟黄熟全生育期起止月日17/6-30/61/7-11/712/7-20/725/4-20/7天数1411987阶段水面蒸发量（mm）67.0662.0650.78214.7阶段需水系数a1111模比系数（%）21138100阶段需水量（mm）82.7551.2331.52228.54浸透强度(mm/d)1.31.31.3阶段渗漏量（mm）18.214.311.7作物日需水量（mm/d）5.914.663.5田间每日耗水量（

11、mm）7.264.87早稻灌水制度设计当淹灌水层减去每日耗水量，加上每日降雨量后若小于最小田间同意最小水层深度则设计灌水，当大于最大田间同意水层深度则设计排水。水量均衡方程：WtW0=WrP0KMET。已知泡田日期为4月13日至4月24日，泡田定额为m703/亩，S186mm。me1t197.512=3930M10.667(h0S1e1t1-P1)0.667(h08639-30.5)h0M1863930.510.4mm0.667即得初始淹灌水层为10.4mm.早稻生育期浇灌制度计算列以下表。表2-2早稻生育期浇灌制度计算表早稻浇灌制度初步计算每日淹灌水生育设计淹灌每日耗降雨层变化灌水排水日期期

12、水层水量量mm量量月日42410254.135.930264.131.84274.127.7284.11.525.1294.121304.116.914.112.8524.18.73复苗10-30-504.13.48844.1925045.954.51.246.764.57.950.174.528.574.184.569.694.565.1104.560.6114.52.558.6124.56.460.513分蘖4.55614前10-40-804.551.5155.246.3165.2647.1175.224.566.4185.261.2195.256205.250.8215.245.6225

13、.210.651235.210.756.5245.251.3255.246.1265.240.9275.21.136.8285.23.735.3295.230.1305.224.931分蘖5.219.761后20-50-905.217.431.9927.91.925.937.9584047.950.157.942.267.934.377.926.487.958.54097.950.6107.942.7117.934.8127.966.940137.959147.91.953157.945.116孕穗20-50-1007.937.2177.230187.222.8197.255.640207.2

14、48.4217.241.2227.249.283.2237.276247.235.49014.2257.282.8267.21.577.1277.269.9287.262.7297.255.530抽穗20-50-907.248.3101642.32636.33630.34624.35618.36612.37646.3408640.39634.310628.3711乳熟10-40-50622.31213141510164.117181920黄熟湿润464.930723060.1校核：hPdmWC10307.3464.923060.122.3与7月11日淹灌水层符合，计算无误。由上表可得早稻生育期

15、设计浇灌制度，以下表。表2-3早稻生育期浇灌制度表早稻浇灌制度灌水次序灌水时间（月/日）灌水定额（m3/亩）111(泡田)4.147024.253036.34046.84056.124066.194077.740灌水定额3002.2棉花的浇灌制度计算棉花净耗水量水量的计算全生育期的需水量ETKY2.67120320.4即其各生育阶段的需水量为ETikiET各生育阶段地下水补给量为KiiETi因为计划湿润层增添而增添的水量WTi667(H2H1)n净耗水量=ETi-WTi-Ki整理数据得下表表2-4早棉花净耗水量计算表开花结铃全生育生育阶段幼苗期现蕾期期吐紊期期模比系数（%）1830242810

16、0阶段需水量57.6796.1276.89689.712320.4地下水补给量占作物需水量（%）10202225地下水补给5.7719.2216.9222.4312量WT0161616净耗水量51.9060.8943.9751.28有效降雨量计算降雨入渗量办理：有效降雨为P0P。当旬内有接连两天或两天以上的降雨时，看做一次降雨，将其累加，如不是则就为一次降雨。当一次降雨小于5mm时，为0；当一次降雨在550mm时，取为1.0；当一次降雨大于50mm时，取为0.8。由此可得入渗的有效降雨量以下表。表2-6有效降雨量计算表有效降雨量生育阶段起止日期PP0月（日）mmm3/亩5.35.3133106

17、.4幼苗5342.421.321.319.319.3000055.655.6现蕾0014.114.114.414.411.311.3开花结铃10.810.814.214.21300007.37.30022.122.1吐絮48.348.344.344.36.26.200最大、最小蓄水量计算最先土壤计划湿润层内的蓄水量为W0723/亩，依据水量均衡方程：mWtW0WrP0KMET可挨次推出棉花各生育期内土壤计划湿润层内的蓄水量，当所得Wt小于或凑近该生育期内的最小蓄水量Wmin时，则需进行灌水；当大于最大蓄水量Wmax时，则需排水。其被骗划湿润层的最大、最小蓄水量：依据数据列出下表Wmax667n

18、HimaxWmin667nHimin表2-7棉花最大、最小蓄水量计算表开花结铃生育阶段幼苗期现蕾期期吐紊期Wmin44.8256.0367.2378.44Wmax89.64112.06134.47156.88播前灌水定额M1667Hn(max0)6670.40.48(70004000)38.42m3/亩由此得灌水率计算表以下：表2-8灌水率计算表14灌水率计算表生逐旬逐旬天日期育设计储耗水入渗灌水数期水量净耗水量量量实质储水量量4.21051.99.2710幼51.99.271051.99.27苗1044.8251.99.27期1051.99.27689.6451.95.56460.895.6

19、610现60.8914.1610蕾56.0460.8914.1611期60.8915.588112.0660.8911.333开43.974.5510花43.9715.1610结67.2343.9715.166铃期134.4743.979.10551.283.611051.287.2210吐51.287.221051.287.22絮1051.287.22期1078.4451.287.221051.287.226156.8851.284.335.3106.442.421.319.30055.6014.114.411.310.814.2007.3022.148.344.36.207288.0320

20、89.6489.6489.6489.6484.0878.42112.0697.9096.4299.49106.25101.88100.9291.82118.2130118.29111.07125.95156.88156.88155.86151.5215所以可得棉花浇灌制度为表2-9棉花生育期浇灌制度表棉花生育期浇灌制度表生育阶段灌水次数灌水定额灌水时间播前灌138.424.15幼苗期2205.21吐紊期3308.27总计88.42灌水率计算各次灌水的灌水率为qimi计算过程见下表。8.64Ti表3-1灌水率计算表灌水率计算表作物所占灌水灌水定额灌水时间灌水持续灌水率m3/(s*作物面积(%)次

21、数(m3/亩）始终中间日时间（d）万亩)501（泡704.18120.34田）502304.2630.58503406.350.46早稻504406.140.58505406.1540.58506406.2150.46507407.640.58301（泡505.13110.16中稻田）302255.2740.2216303256.650.17304256.1130.29305306.2250.21306307.330.35307307.140.26308307.1650.21309307.2450.213010257.330.293011208.1240.17501（泡507.22110.26

22、田）502157.2830.29503258.240.36504208.840.29505258.1450.29双季晚稻506308.2430.58507308.2840.43508309.250.35509309.730.585010309.1330.585011309.2150.3550123010.240.4320138.424.15100.09棉花202205.2350.09203308.2750.14将所得灌水率绘在方格纸上得初步灌水率图及修正后灌水率图3取修正后的灌水率q为0.39m/(s*万亩).17浇灌渠系规划部署本灌区浇灌渠道分为干、支、斗、农四级固定渠道。因为考虑到灌区面积

23、足够大，故整个灌区由四条支渠控制。一支部署在整个灌区的西面，与等高线成一定的角度。二支部署在吴家沟和申溪之间，三支部署在申溪，四支部署在龙尾山左边。第四支渠浇灌面积适中，地势平坦可作为典型支渠，该支渠有6条斗渠，斗渠长2.67km，取第三斗渠为典型斗渠。每条斗渠有8条农渠，长0.63km,间距0.33km，可取三斗五农为典型农渠。本灌区采纳明沟排水，分别在吴沟和吴家沟之间及刘家湾和申溪之间的洪沟部署排沟渠。其余，在每个条田中均设置排沟渠，防范因排水不畅，惹起地下水抬升，使土壤发生次生盐碱化。5渠道设计流量计算5.1确立工作制度干支渠续灌，斗、农轮灌（各分两组）。5.2典型支渠设计流量计算灌区总

24、面积约为12万亩，各支渠的长度及浇灌面积列入下表。表5-1支渠长度及浇灌面积渠别一支二支三支四支共计长度4.774.834.575.920.07km）浇灌面积2.722.82.653.7812（万亩）典型支渠（四支渠）及其所属斗、农渠的设计流量计算农渠的设计流量四支渠的田间净流量为Q支田净A4支q设3.780.391.47m3/s4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4条，所以，18农渠的田间净流量为：Q支田净1.470.1225m3/sQ农田净nk34取田间水利用系数f0.95，农渠的净流量Q农净0.12250.129m3/sQ农田净f0.95灌区土壤属轻沙土壤，查表

25、得相应的土壤透水性参数：A2.65m0.45所以农渠每公里输水损失系数为：A2.656.43农Q农m净0.1290.45取农渠的计算长度为：L农0.67/20.335km农渠的设计流量为：QQ（1L/100）0.129（16.430.335/100）0.132m3/s农毛农净农农计算斗渠的设计流量因一条斗渠内同时工作的农渠有4条，所以，斗渠的净流量等于4条农渠的毛流量之和：Q斗净4Q斗毛40.1320.528m3/s农渠分2组轮灌，各组要求斗渠供应的净流量相等。可是，第2轮灌组距斗渠进水口较远，输水损失许多，据此求得的斗渠毛流量较大，所以，以第2轮灌灌水不时需要的斗渠毛流量作为斗渠的设计流量。

26、斗渠的均匀工作长度L斗（1.672.002.342.67）/42.17km。斗渠每公里输水损失系数为：A2.653.53斗Q斗净m0.5280.45斗渠的设计流量为：Q斗毛Q斗净（1斗L斗/100）0.528（13.532.17/100）0.568m3/s。C.计算四支渠的设计流量斗渠分两组轮灌，支渠的工作长度取：L支4.72km。支渠的净流量为：Q4支净30.5681.70m3/s支渠每公里输水损失系数为4支A2.652.091.700.45Q4m支净19支渠的设计流量为QQ（1L/100）1.70(12.094.72/100)1.87m3/s4支毛4支净4支4支计算四支渠的浇灌水利用系数4

27、支水Q4支田净1.470.786Q4支毛1.87计算一、二、三支渠的设计流量A计算一、二、三支渠的田间净流量Q1支田净2.770.391.08m3/sQ2支田净2.800.391.09m3/sQ支田净2.650.391.03m3/s3B计算一、二、三支渠的设计流量以典型支渠（四支渠）的浇灌水利用系数作为扩大指标，用来计算其余支渠的设计流量。QQ1支田净1.083支毛1.37m/s10.7864支水QQ2支田净1.093支毛1.39m/s20.7864支水Q3支田净1.031.31m3/sQ3支毛0.7864支水推求干渠各段的设计流量ACD段的设计流量QCD净Q4支毛1.87m3/s2.65CD

28、1.870.452.00QQ（1L/100）1.87(12.003.17/100)1.99m3/sCD毛CD净CDCDBBC段的设计流量20QBC净QCD毛Q3支毛1.991.313.30m3/s2.65BC3.300.451.553QBC毛QBC净（1BCLBC/100）3.30（11.552.01/100）3.40m/sC.AB段的设计流量QAB净QBC毛Q2支毛3.401.394.79m3/s2.65AB4.790.451.273QAB毛QAB净（1ABLAB/100）4.79（11.314.03/100）5.04m/sDOA段的设计流量QOA净QAB毛Q1支毛5.041.376.41m

29、3/s2.65OA6.410.451.15QOA毛QOA净（1OALOA/100）6.41（11.153.2/100）6.65m3/s渠道最小流量和加大流量的计算为保证对下级渠道正常供水，当前有些灌区规定渠道最小流量以不低于渠道设计流量的4000为宜，在此取Q最小5000Q设，而加大流量为QJJQ设（当Q1，取J1.5；当1Q5时，取J1.3；当5Q10，取J1.25）。依据各渠道的设计流量求得最小流量和加大流量见下表。表6-1各渠道流量设计表干渠支渠OAABBCCD1234斗渠农渠设计流量6.415.043.41.991.371.391.311.870.5680.132最小流量3.212.5

30、21.70.9950.6850.6950.6550.9350.2840.06621最大流量8.016.34.422.591.781.811.72.430.7670.178浇灌渠道的断面设计6.1渠道横断面设计由已知资料查表，可取m1.00i10.00025n0.0254000OA段：QOAm3/s6.41取1.04，5/2(41)0.68宽深比2(21m2m)m3.08Qn(21m2)2/33/8h1.54m(m)5/3ibh4.75mA(bmh)h9.71m2Bb2h1m29.12mRA1.07mBQ6.41所以可得V0.66m/sA9.71校核不冲不淤V不淤CRV不冲KQ0.1取C0.3K

31、0.62V不淤CR0.31.070.32m/s即有KQ0.16.410.1V不冲0.620.75m/s所以有V不淤VV不冲，满足要求，说明断面尺寸符合要求，即干渠OA段的断面22尺寸为：h1.61m，b4.75m。干渠AB、BC、CD段以及典型支渠、斗渠、农渠皆采纳经济合用断面计算，其结果列入下表。表6-2渠道断面计算表横断面设计表断面QhbABRVV不於V不冲OA6.411.040.683.081.544.759.719.121.070.660.310.75AB5.041.040.683.081.414.348.118.330.970.620.300.73BC3.401.040.683.08

32、1.223.756.047.190.840.560.270.70CD1.991.040.683.081.003.064.045.880.690.490.250.664支1.871.040.683.080.972.993.865.740.670.480.250.66典斗0.571.040.680.830.910.751.523.330.460.370.200.59典农0.131.040.680.830.530.440.511.930.260.260.150.51经校核皆满足V不淤VV不冲，说明以上横断面尺寸都符合要求。6.2渠道纵断面设计纵断面设计的任务是依据浇灌水位要求确立渠道的空间地点，包含

33、设计水位、渠底高程、堤顶高程、最小水位等。而为了防范风波惹起渠水漫溢，保证渠道安全运转，挖方渠道的渠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h1hj0.2。又为了便于管理和保证渠道安全运转，挖方渠道的渠岸和填4方的堤顶应有必定的宽度，以满足交通和渠道稳固的需要，即是Dhj0.3。干渠纵断面设计利用迭代法计算。（m1.00i1）0.00025n0.0254000OA段：Q最小3.2123nQ最小0.6A2.65B21m22.83miA（b0.4初始选h最小1.50m，则有h最小Bh最小）bmh最小进行迭代，最后得h最小1.05m，即为最小水深。安全超高h1h0.2m4j0.463同理可得其余渠道的安全超卓识下表。表6-3各渠道安全超高设计表渠道安全超高设计表渠Q最ABbhminhmin(hmin-hmin)/hmin安全道小超高OA3.212.652.834.951.051.0110.03740.463AB2.522.292.834.480.950.9280.02310.438BC1.701.812.833.570.850.8370.01530.413CD1.001.322.832.690.750.7170.04350.38840.941.272.832.710.70.6900.01400.375支典0.280.612.830.580.70.6980.00310.3