H农场灌区规划设计及滴灌设计

PAGEPAGE132 本科生毕业设计（论文）题目H农场灌排规划及番茄（红枣）节水灌溉工程规划设计学院水利与土木工程学院专业农业水利工程班级姓名学号职称新疆农业大学毕业设计任务书专业农业水利工程班级学生姓名一、毕业设计题目：H农场灌溉排规划及番茄（红枣）节水灌溉工程规划设计作物种植比例小麦（12%）林地（22%）棉花（10%）油料（16%）渠系水利用系数：现状（0.36）规划（0.76）指定设计典型渠系（4）支（5）斗（13）农二、毕业设计应阅读的文献、资料设计规范；[1]《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288－99）[2]《供水管井技术规范》（GB50296－99）[3]《农田灌溉水质标准》（GB5084－2005）[4]《村镇规划标准》（GB50188－2007）[5]《节水灌溉工程技术规范》（GB/T50363－2006）[6]《喷灌工程技术规范》（GB/T50085－2007）[7]《农田排水工程技术规范》（SL/T4－1999）[8]《渠道防渗工程技术规范》（SL18－2004）[9]《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T20203-2006）[10]《喷灌与微灌工程技术管理规程》（SL236－1999）[11]《微灌工程技术规范》（GB/T50485－2009）[12]《水闸设计规范》（SL265－2001）[13]《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60－2004)[14]《机井技术规范》（SL256－2000）[15]《节水灌溉技术规范》(SL207－98)[16]《渠系工程抗冻膨胀设计规范》(SL23－2006)[17]《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）参考书目；[1]水利电力部水利水电规划设计院，华东水利学院.水工设计手册8灌区建筑物.北京：水利电力出版社，1983.[2]周卫平，宋广程，邵思等.微灌工程技术.北京：中国水利水电出版社，1997.[3]赵竞成等.喷灌工程技术.北京：中国水利水电出版社，1997.[4]李安国，建勋，曲强等.渠道防渗工程技术.北京：中国水利水电出版社，1997.[5]清华大学，河海大学等.水工钢筋混凝土结构学.北京：中国水利水电出版社，1986.[6]邱秀云.水力学.乌鲁木齐：新疆电子出版社，2004.[7]李炜.画法几何及水利工程制图.北京：高等教育出版社，1998.[8]汪志农.灌溉排水工程学.北京：中国农业出版社，1998.[9]罗家雄等.新疆垦区盐碱地改良.北京：水利电力出版社，1985.[10]新疆维吾尔自治区水利厅，新疆灌溉.乌鲁木齐：新疆人民出版社，1993.[11]何龙、何勇.微灌工程技术与装备.北京:中国农业科学出版社.2006.7[12]顾烈烽.滴灌工程设计图集.北京：中国水利水电出版社.2005.[13]水利部农村水利司.节水灌溉技术标准选编.北京：中国水利水电出版社.2005.[14].严以绥.膜下滴灌系统规划设计与应用.北京:中国农业出版社.2006.7[15].张志新.滴灌工程规划设计原理与应用.北京:中国水利水电出版社.2007.7三、毕业设计要点(1)、确定H农场的灌溉设计保证率、工程级别、各建筑物的级别等;(2)、掌握灌区灌溉排水工程规划的设计思想，并对灌区规划布置进行技术、经济方案的比较;(3)、熟悉灌区灌排渠道的纵横断面设计、渠系建筑物（桥、涵、闸）及节水灌溉工程等设计计算过程和方法；(4)、熟练绘制工程设计图纸，准确和清晰的表达设计思想和成果。四、毕业设计进程安排设计阶段设计内容时间安排备注周天数起止时间第一阶段

规划布置前期工作1、完成准备工作（包括领毕业设计指导书、借图板、借参考书、借规范）第一周13.33.5日下午检查来水过程计算，3.11日检查第一部分文字说明。2.熟悉资料，明确设计任务第一周13.43.典型来水量过程计算（并绘制皮Ⅲ型曲线）第一周33.5-3.74、灌区需水量计算第一周23.8-3.95、水土平衡计算，并确定工程规模第二周43.10-3.13合计113.3-3.13第二阶段

灌区渠系、林带、道路规划1.熟悉地形图第二周13.143月27日检查规划图及第二阶段文字说明。2.灌排渠系及建筑物规划；3.林带、道路规划第二三周93.15-3.234.横断面绘制；图表图例第四周23.24-3.255.灌区工程量统计第四周23.26-3.27合计143.14-3.27第三阶段

各级渠道设计1.渠道流量推算第四周23.28-3.294月10日检查前3部分文字说明、图表2.典型渠道纵横断面计算第四、五周43.30-4.23.渠道纵横断面计算机绘图第五、六周84.3-4.10合计143.28-4.10第四阶段

排水沟道的设计1.各级典型排水沟道的设计流量推算第六周24.11-4.124月23日检查排水沟设计计算及纵横断面设计图2.各级典型沟道设计水位推算第六七周24.13-4.143.典型排水沟道的纵横断面设计第七周34.15-4.174．排水沟纵横断面计算机绘图第七、八周64.18-4.23合计134.11-4.235月2日检查渠系建筑物设计成果第五阶段渠系建筑物设计1.渠系建筑物的水力计算第八周24.24-4.252.渠系建筑物的选型第八周14.263.渠系建筑物的设计图计算机绘制第八九周64.27-5.2合计94.24-5.2第六阶段成果整理1.报告书整理2.图纸整理3.装订提交第九、十一周125.3-5.145月15日逐一检查设计说明书、设计图纸、幻灯2.毕业答辩幻灯片制作与修改第十一、十二周65.15-5.20合计185.3-5.20第七阶段

毕业答辩答辩准备及答辩第十二周55.21-5.25其他机动时间：1.毕业实习2.其它1天从成果整理天数扣除表4-1毕业设计进程安排表五、对学生农水专业毕业设计提出明确的工作要求主要完成：毕业论文要求的具体内容包括：水土平衡计算分析（水文分析等）；工程规划布置（条田规划、渠、沟系统布置，建筑物布置，）；典型灌溉渠道纵横断面设计；典型排水沟道纵横断面设计；典型渠系建筑物设计。设计成果深度达到初步设计阶段。提交成果：1.文献综述一份；2.设计报告一份；3.工程规划布置图一张；4.渠系统纵横断面设计图约3张；5.典型渠系建筑物设计图6张（A2）6.计算说明书，要求各部分计算分专题进行。六、毕业设计（论文）工作期限任务书发给日期2014年3月3日设计（论文）工作自2014年3月3日至2014年5月25日设计（论文）指导教师指导小组组长：2014年3月目录TOC\o"1-2"\h\z\u1项目综述 11.1项目地点、位置 11.2项目建设的规模、经营方针、采取的技术措施 11.3作物名称及比例 11.4工程规划、设计的主要内容 22基本情况 42.1自然、地理情况 42.2气象 42.3水资源 52.4灌区土壤及水文地质 112.5材料 112.6水利工程现状 122.7社会经济情况 123水土平衡分析 143.1水资源现状分析与评价 143.2灌溉分区 163.3灌区开发利用规划 163.4灌溉设计的标准 163.5灌区需水量分析 173.6灌区可供水量分析 253.7灌区水资源供需平衡分析 254灌区规划 294.1灌区总体规划的原则 294.2灌区水源规划 294.3灌区渠系工程规划 304.4渠系建筑物规划 324.5田间工程规划 334.6林带规划 344.7道路规划 344.8工程量及建筑物数量统计 355典型渠道、排水沟纵横断面设计 375.1各级渠道流量推算 375.2灌溉渠道纵横断面设计 436.2115亩红枣滴灌工程规划设计 766.1基本资料 766.2工程规划 766.3技术参数的选择与确定 776.4滴灌系统水力计算 816.5首部枢纽设计 1206.6沉砂池的设计计算 1216.7工程量统计 124谢辞 127参考文献 127附录 1281项目综述1.1项目地点、位置H农场位于准葛尔盆地南沿，天山北麓，W市西郊28km处，地理位置为东经87º10’52”～87º27’23”，北纬43º55’52”～44º03’10”，西以T河与C市相望，东以A乡相邻，北以B乡为邻，南以过境公路为界与S农场接壤。全场南北长约12km，东西宽约9km，总面积为8×104亩左右。1.2项目建设的规模、经营方针、采取的技术措施根据党中央“开发大西北”的政策和方针，结合该农场的具体情况，确定今后总的路线是以农牧业及其产品加工为主，将该灌区建成一个具有相当规模的工副产品基地。为W市提供大量的奶制品，豆制品，肉类及其皮毛加工产品，以及淡季蔬菜，瓜果等产品。从对该区自然条件和水土资源的分析可以看出，影响灌区农牧业生产的关键问题是：干旱缺水，盐碱及害风的危害。也就是说，从气候条件看，整个灌区是典型的大陆性气候，非常干旱缺水，尤其春旱严重。因此要发展农牧业生产，首先要解决的是灌溉问题：其次，就水文地质条件分析来看，在冲洪积扇下部边缘及潜水溢出带以北第带区，土壤粘重、透水性差、地下水位高、矿化度大、径流条件差、造成土壤盐碱化和次生盐渍化，直接危害着农业生产，这是灌区发展农牧业生产要解决的第二个大问题；第三，灌区每年在5月下旬和7～8月间，常有东南方向吹来的干热风，对小麦、黄豆及油料等作物有所危害。要解决以上问题，首先，要充分合理的开发利用灌区水源，对农田进行灌溉，即在H农场原场部（距过境公路2.4km）一南地区要充分开发利用地面水源；在此以北地区要合理开发和利用地下水源；第二，在灌区灌排规划设计中，要注意解决好水工建筑物的防冲、防渗、防冻胀以及防治灌区土地盐渍化问题；第三，在灌区条田规划中要注意防止害风危害的问题。1.3作物名称及比例该灌区农业发展情况比较良好，作物种类比较丰富，目前灌区内普遍种植了小麦、杂粮、蔬菜、豆类、林地、葡萄、棉花、苜蓿等多种作物，其种植比例见：表1-1H农场作物种植比例表作物小麦杂粮番茄油料棉花苜蓿林地葡萄种植比例（%）126181610522111.4工程规划、设计的主要内容灌区灌、排渠系工程规划设计，是开发灌区首位重要的工作，因为它在很大程度上决定灌区工程技术经济特性和工程设计的合理性，同时它涉及到多方面的因素和问题。有些问题的确定，也不只是通过单纯的计算就可以解决的。故要求在规划设计中贯彻正确的设计思想，用全局的观点深入分析研究各种资料，善于综合运用各方面的知识，采纳技术上可靠、经济上合理和生态上有利的方案，较好的予以解决。规划设计的具体内容和要求是：（1）工程规划设计必须符合水利水电行业各规范的要求。（2）根据该灌区的自然条件、水土资源、工农业用水情况及社会经济状况等资料的分析和当地政府对灌区的生产要求，拟定开发该农场应采用的农田水利工程措施。（3）根据地形、气象、土壤、水文地质及灌区种植业的要求，对该场条田、灌、排渠系及其渠系建筑物、林带、道路、居民点等进行规划布置，并进行方案比较，择优选用，要求用计算机绘出H农场的灌、排渠系规划设计平面布置图（在1∶10000地形图上进行）。灌区内设1条干渠，南北走向，总长为10.45km，下设6条支渠，东西走向。（4）通过对灌区来水量和用水量的分析计算，进行水土资源供需平衡分析计算，确定灌区规模，并提出相应解决供需矛盾的水利措施或农业措施。（5）对该场典型灌、排渠系进行渠道纵横断面设计，确定各级灌、排渠系纵横断面尺寸及有关水利要素，要求绘出典型灌、排渠系纵横断面图6～8张（2号图）。（6）典型渠系建筑物（桥、涵、闸）的设计，要求有水力计算及平面、剖面图。（7）进行喷（滴）灌工程系统的规划设计，并要求绘出喷（滴）灌工程系统的平面布置图（附有设计说明书）。2基本情况2.1自然、地理情况（1）灌区位置H农场位于准葛尔盆地南沿，天山北麓，W市28km处，地理位置为东经87°10′52″～87°27′23″，北纬43°55′52″～44°03′10″，西以T河与C市相望，东以A乡相邻，北以B乡为邻，南以过境与S农场接壤。全场南北长约12km，东西宽约9km，总面积为8×亩左右。（2）灌区地形地貌地貌类型属准葛尔盆地南沿，天山北麓山前冲积，洪积扇子中下部扇缘地带。海拔高在520～616m之间，南北高差96m，地面平均坡降7.5%，南部坡度较大(约10%)，北部较缓(约5%)。整个地形为大区平坦，中区起伏。西部沿T河一带有明显的冲沟和起伏(详见1:10000地形图)。2.2气象本区属于大陆性干旱气候，天气变化主要为西风急流所控制，冬季为强大蒙古高压所盘踞，以干燥寒冷著称.夏季蒙古高压消失，由西及西北方向来的气流，带着大西洋和北冰洋的湿润水体入侵本区，形成夏季山区较丰富的降水。现以用某气象站50多年的观测资料，摘录如下：（1）气温和日照该农场属于中温带干旱气候，是典型的大陆性气候，年内温度变化很大，多年平均温度为6.1℃，极端最高气温为42℃(出现在7～8月份)，极端最地温度为-38.2℃(出现在1～2月份)，气温绝对年变幅在70℃以上。≥10℃的积温为3400℃左右。多年平均日照时数为2839.4h，4～10月份平均日照时数为1938.7h。（2）霜冻初霜为9月下旬至10月上旬，终霜在翌年4月上旬，极个别年份延至5月上旬。无霜期为140～180d，多年平均为165d。冰冻期一般自11月下旬到翌年3月中旬。多年平均冻土深度为1.25m，最大冻土深度在1.50m以上。多年各月平均相对湿度为63%，最低为48%。历年生育期(4～10月份)平均相对湿度为51%。（3）降水与蒸发 多年平均降水量为181.2mm，其中4～9月份降水量占全年的70%以上，历年最大日降水量为30mm，出现在80年6月28日。多年平均蒸发量为1738.5mm，植物生育期(4月～10月份)历年平均蒸发量为1622.3mm，占全年的93.8%以上，最大一日蒸发量为22.4mm，出现在81年4月28日。详见附表1。多年平均初雪出现在11月4日，于次年4月初消完，多年平均积雪厚度为23mm，最大一次积雪厚度为39cm，出现在1976年3月2日。（4）风速风向常年主要风向为西北风，该风向为东南风。当东南风来临时，为晴天或旱天的象征;当西风和北风来临时，为阴天或下雨天的象征。每年5月中、下旬和7～8月间，常有东南方向吹来的干热风，对小麦、黄豆、油菜等作物有所危害。历年最大风速为13.2m/s，出现在5月份。2.3水资源（1）地面水源主要来自于Ｔ河，Ｔ河发源于天山山脉，属冰川融合性河流，河道上设有哈地坡水文站，Ｔ河哈地坡站历年逐月平均流量见表2-1。灌区主要由T河东干渠引水。在T河上游设有T渠首，渠首从T河引水比30.0%，经左岸总干渠到某钢铁厂下游后，分为东、西干渠，西干渠仍沿原总干渠在T河左岸走向，东干渠则由跨河渡槽从总干渠引水，直接供给总干渠，分水比为70.0%。表2-1T河哈地坡站历年逐月平均流量（m3/s）月123456789101112平均年19701.431.031.611.465.1810.919.216.37.573.722.511.66.0419711.171.231.334.0611.322.827.820.214.76.662.91.529.6419721.41.211.052.396.411218.821.58.434.262.011.616.7619731.361.371.811.957.0117.321.823.86.93.852.61.567.6119741.260.951.93.618.8620.226.517.69.255.393.742.068.4419751.561.441.631.955.0316.627.914.86.463.542.161.587.0519761.451.641.651.846.4124.829.626.911.75.783.532.779.8419771.541.542.783.837.9314.620.317.78.95.062.761.687.3919780.990.851.852.095.5915.815.6137.133.952.5515.8719790.820.621.752.567.2223.629.219.46.753.632.181.838.3019800.870.921.672.514.712.720.722.69.54.352.761.587.9019811.321.192.863.256.5312.724.111.26.623.151.330.866.2619820.940.571.212.077.1920.223.121.96.163.721.990.937.5019831.171.173.943.537.5225.418.711.37.293.262.111.27.2219840.921.191.214.644.688.8412.513.97.52.741.711.215.0919851.170.990.872.164.7820.323.516.76.713.812.41.117.0419861.241.031.873.21224.122.3146.553.771.852.027.8319871.571.091.953.776.5118.316.911.96.972.941.991.466.2819881.331.080.982.154.4922.9919.4712.316.233.72.21.456.5319891.381.471.462.985.2920.324.514.75.714.362.341.887.20续表2-119901.441.152.183.721515.713.613.29.625.522.81.427.1119911.271.190.841.999.3213.326.215.310.86.552.551.327.5519920.930.961.045.181617.419.6167.653.961.691.117.6319930.860.860.932.588.2416.221.214.39.844.51.951.176.8919941.231.111.131.31112320.3158.015.182.470.797.5419950.80.810.94.8812.619.61614.95.063.031.570.926.7619960.820.810.841.747.9516.620.313.110.64.062.030.926.6519971.070.881.272.297.112.8518.5217.426.313.122.021.146.1719980.970.751.164.428.9511.9717.5914.566.082.821.781.356.0319991.030.672.052.077.9810.9816.8913.489.254.461.621.265.9820000.920.621.851.966.469.8514.5212.188.543.371.350.955.2120010.261.311.783.5311.5521.2124.6719.6311.296.292.341.858.8120021.421.412.013.6612.1621.8225.2820.2411.96.352.561.999.2320031.361.582.083.7711.4519.8222.3521.1111.116.492.452.128.8120041.481.622.233.8912.3118.5221.3422.1913.857.112.852.759.18(2)地下水源该场位于冲积洪积扇中、下游地区，地下水资源丰富，水质较好；据近年电测及现有机井的调查证明：在地下120m以内有2～3层含水层，含水层总厚度可达50~60cm。目前，全场共打机井80眼，用于农田灌溉有71眼井，平均单井出水量为130m3/h。设计年提水量可达1400×104m3。地下水是调节枯水期水量的地下水库，用于补充地表来水不足。(3)来水过程频率分析①将实测资料由大到小排列，列入表2－2中（4）栏。②由公式p=m÷（n+1）×100%计算经验频率，见表2－2，并将x与p对点绘于概率格纸上。③计算系列的多年平均降水量x平均=（∑xi）/n=255.32/35=7.29m3/s④计算各项的（ki-1），列入表2－2中（6）栏。⑤计算（ki-1）2，列入表2－2中（7）栏。⑥计算（ki-1）3，列入表2－2中（8）栏⑦绘制频率曲线。本设计频率曲线的绘制采用新疆农业大学水利与土木工程学院陈大春老师开发研制的《p3line新矩法》绘制。将按大小排列的年来水流量xi依次输入软件中，经多次调试，最终选定当Cv=0.17，Cs=4.0Cv时，频率曲线与实际点据拟合良好。频率曲线见图2-1。表2-2T河哈地坡站年来水量计算表平均流量频率计算表年份洪峰流量Qi(m3/s)序号由大到小排列Qi(m3/s)模比系数KiKi-1(Ki-1)2P=m/n+1*100%1234567819706.0419.841.350.350.122.78%19719.6429.641.320.320.105.56%19726.7639.231.270.270.078.33%19737.6149.181.260.260.0711.11%19748.4458.811.210.210.0413.89%19757.0568.811.210.210.0416.67%19769.8478.441.160.160.0319.44%19777.3988.301.140.140.0222.22%19785.8797.901.080.080.0125.00%19798.30107.831.070.070.0127.78%19807.90117.631.050.050.0030.56%19816.26127.611.040.040.0033.33%19827.50137.551.040.040.0036.11%19837.22147.541.030.030.0038.89%19845.09157.501.030.030.0041.67%续表2-219857.04167.391.010.010.0044.44%19867.83177.220.99-0.010.0047.22%19876.28187.200.99-0.010.0050.00%19886.53197.110.98-0.020.0052.78%19897.20207.050.97-0.030.0055.56%19907.11217.040.97-0.030.0058.33%19917.55226.890.94-0.060.0061.11%19927.63236.760.93-0.070.0163.89%19936.89246.760.93-0.070.0166.67%19947.54256.650.91-0.090.0169.44%19956.76266.530.90-0.100.0172.22%19966.65276.280.86-0.140.0275.00%19976.17286.260.86-0.140.0277.78%19986.03296.170.85-0.150.0280.56%19995.98306.040.83-0.170.0383.33%20005.21316.030.83-0.170.0386.11%20018.81325.980.82-0.180.0388.89%20029.23335.870.80-0.200.0491.67%20038.81345.210.72-0.280.0894.44%20049.18355.090.70-0.300.0997.22%总计255.32255.3235.020.020.92-2.25图2-1T河哈地坡站月来水流量频率曲线4)设计典型年的选择及设计①典型年选择的原则为：a：选择年径流量接近与设计年径流量的代表年径流过程线b：选择对工程较不利的年径流过程线（水文水力计算书81页）②P=75%的设计典型年的选择，由图2-1查的Q=6.35m3/s，与Q=6.26m3/s，Q=6.28m3/s，Q=6.53m3/s,Q=6.17m3/s相近的年份，由表2-1查得，如下：1981年：Q=6.26m3/s；1987年：Q=6.28m3/s；1988年：Q=6.53m3/s；1997年：Q=6.17m3/s。由于H农场地面水资源主要来自头屯河，但是河水量年内分布不均匀，与农业用水矛盾很大，特别是春季缺水严重，从作物灌溉制度可知：灌区作物在4月到9月有用水要求，在选择典型年时，考虑4月到9月的月平均流量。分别计算1981年、1987年、1988年和1997年的4月到9月份的各月的平均流量，计算结果见表2-3表2-3年枯水各月份平均流量计算表单位：（m3/s）（p=75%）年份1981年1987年1988年1997年4-9月的来水总流量（m3/s）10.7310.7311.2710.75从表2-3中可以看出，因此选择1987年作为对应频率的典型年，此时需要将1987年各月径流过程进行分配：修正系数：k=Q年，设/Q年，典查图2-1：Q年，设（p=75%）=6.35m3/sQ年，典（p=75%）=6.28m3/s带入修正系数公式：k（p=75%）=6.35/6.28=1.01，流量修正见表2-4。表2-4T河哈地坡站代表年径流年内分配表（p=75%）一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月平均代表年（1987）1.571.091.953.776.5118.316.911.96.972.941.991.466.28缩放比1.011.011.011.011.011.011.011.011.011.011.011.011.01设计流量1.591.101.973.816.5818.5017.0912.037.052.972.011.486.352.4灌区土壤及水文地质该灌区土壤类型有灰漠土，草甸土，盐土和碱土四大类九个土种。土层一般东部和南部较薄，大约1～2m厚。西部、北部较厚，大约2～10m厚。土质由南向北为中壤，重土壤至重粉质壤土，其物理性质见附表。 土壤有机质含量在2％以上的土地占全场耕地面积的25％，在1％～2％的土地占67％，有机质在1％以下的占8％。在过境公路以北2.4km的范围内，土壤含盐量较轻，地下水位平均埋深在15m下，矿化度小于2g／l，故不需要排水。在上述范围以北地区，土壤含盐量逐渐加重，其含盐总量大于1.8％，已超过了各种作物最大限度耐盐量，同时地下水位平均埋深小于3m，在灌溉季节可上升至1.0m左右。地下水矿化度在2～4g/l之间，且地下水径流条件差，故急需采用农田排水措施。据测定，该地区排水模数为0.044L/s亩；地下水临界深度取1.6～1.8m。2.5材料（1）该场西部边界T河床滩地上有丰富的沙砾料，（卵石直径为20～30cm），这为灌区渠道及其他建筑物修建提供了良好的建筑材料。（2）场内干渠进水口底版高程应比河东干渠渠底底版高程高，即为612.5。（3）该场的地面水水费为0.11元/m3，地下水水费为0.3元/m3。（4）H农场地形图一张（1：10000）。（5）灌区技术指标参数。①新疆是内陆干旱灌溉农业区，没有灌溉就没有农牧业。因此，灌溉水在农业产值中占的比重比较大，经实地调查，该区水利分摊系数为0.67。②技术经济指标及参数，如典型年灌区农业平均亩产值，亩投入（包括种子、肥料、机耕、水费、农业税、农田田间管理等投入），渠系水利用系数及田间水利用系数和灌水率等这些指标及参数有些可以通过灌区调查获得，有些可以根据灌区基本资料计算而得。2.6水利工程现状本灌区干渠是从T河东干渠引水，该干渠建于70年代，长约13km，设计引水流量6m3/s，，采用浆砌卵石防渗。由于常年运行，加之没有维修，干渠破坏严重，不能按正常引水流量引水，迫切需要对干渠进行重建。灌区内有四条支渠，共长22km，其中一条支渠采用预制混凝土板防渗，防渗长度为4km，但防渗效果较差。渠道收冻融的影响，以严重变形，其余三条支渠均为土渠，渠床受水流冲刷严重。此次规划要求对灌区内支渠重新规划，重新设计。灌区基本没有完整的条田，斗农渠布置凌乱，没有规划，仍存在越级在骨干渠道上随意坝口引水的问题。除了T河东干渠向本灌区干渠分水的引水枢纽还能正常工作外，其它各类渠系建筑物均不能达到现行规划要求，需要重建。灌区内原有排水，均通过灌区内天然排水沟进行，灌区内基本没有排水系统，需要重新规划。2.7社会经济情况2003年H农场总人口为8832人，职工3903人。建场以来，国家对该农场农田水利工程总投入以达1034.37万元，其中自筹资金163.2×104元，由于全场职工的辛勤劳动。大搞以水利为中心的农田基本建设，粮食产量逐渐提高，粮食总产达620×kg。现状年工、副业总产值达12×元，年盈利116.4×元。·职工年均收入1.6万元，与发达地区相比，仍处较低水平。但H农场水资源较丰富，生产潜力很大，应充分开发利用该场的熟土资源，促进农、牧、工、副产业的发展。由于该场地处W市近郊，又与高新技术开发区相邻，交通十分方便，这为开发该场和该场农、牧、工，付业产品运输提供了有利条件。该场动力供应有保证，用电已纳入W市电网。共架设高压线50km，全场均使用电力作动力和照明。因此，为满足城市人民生活之需要，把该场建成就近供应W市农、牧、工、付、商品的生产基地，必须进行全面、系统、科学的规划，具有特别重要的现实意义。3水土平衡分析3.1水资源现状分析与评价3.1.1水资源及利用现状分析与评价该灌区水资源比较短缺，主要有地表水和地下水两个来源，地面水源主要来自于头屯河，由于头屯河发源于天山山脉，属于融雪性河流，因此河流来水受季节性影响较大，表现在：春冬季节来水少，灌区缺水比较严重；夏秋两季来水则较为丰富。地表水质较好，适合灌溉，该农场农业用水大部分依靠地表水。同时，该区地下水资源量较为丰富，水质也较好，人畜及工业用水全部采用地下水。但是由于河流来水年内分配不均匀，与农业用水矛盾很大，特别是春季缺水严重，再加上在农业生产中，该农场灌水方法落后，灌溉水利用系数低，渠道防渗措施不完善，渠系建筑物不配套，造成灌区农业用水过程中出现了相当大的浪费。另外，随着灌区经济的发展，工副业用水量也在逐日增加，造成了一定程度上工业用水的浪费。因而，对于该灌区而言，水资源开发利用的现状不是十分合理，必须尽快加以治理。3.1.1.1灌区供水基础设施现状调查分析对于该灌区，主要依靠灌区基础水利设施，如：渠道等来完成农业用水的输送，而对于人畜及工业，用水量全部来自农场已有机井。3.1.1.2灌区现状供用水调查统计分析及现状用水效率评价通过对该灌区现状供用水情况调查分析，可知：该区供水主要依靠地表水及地下水，而农业和工业作为该区的用水大户，水利用效率均比较低下，水资源浪费严重，需要及时采取措施加以解决。3.1.1.3灌区现状供需水平衡分析及水资源开发利用、保护、管理存在的问题通过对该灌区现状供用水情况的调查，综合灌区来水情况，以及对现状用水效率的评价可知：对于该农场，来水量基本无法满足用水需求，究其原因，除自然因素外，该灌区的水资源开发不合理，利用率低下，对水资源也没有强烈的保护意识，管理制度很不完善，造成水资源浪费现象十分严重，从而间接加剧了该区水资源短缺的情形。3.1.1.4灌区水资源开发利用现状对环境的影响评价对于该灌区，由于缺水现象相当严重，如果不及时解决，为了找水，灌区内就会出现更大范围的井水开采，长此以往，将会造成灌区地下水位下降;而另一方面，由于在洪积冲积扇下部边缘及潜水溢出带以北地区，土壤粘性重、透水性差、地下水位高、矿化度高、径流条件差，造成了土壤盐碱化和次生盐碱化，同时，由于不合理的灌溉以及渠道的渗漏，抬高了地下水位，使灌区次生盐渍化逐年扩大，再加上原生盐碱地，其面积已达灌溉总面积的32.31%。综合以上两个方面的因素，该区水资源利用现状如果不及时加以治理，将会造成农场内一部分地区地下水位普遍下降，而另一部分地区土壤盐碱化加重，最终导致植被减少，环境恶化。3.1.1.5水资源开发利用的合理性分析与评价对于该灌区，农业用水所占比例较大，同时工副业用水定额也较高，因此水资源开发利用不是十分合理。3.1.2土地资源及利用现状分析与评价该场土地面积为8×104亩左右，若按土壤肥力划分，一、二、三等肥力较高的土地为4.2×104余亩。另外还有弃农可耕地（3-3.4）×104余亩。其余（0.4-0.8）×104亩经过改良可作为牧草地使用。总体来看，土地资源是相当可观的。3.1.2.1灌溉土地面积及各类用地现状该农场规划土地为80000亩，其中耕地约占80%，大概为64000亩。3.1.2.2土地资源利用中存在的问题及开发潜力总体来说，该灌区的土地资源是相当可观的，但是由于灌区在水资源的利用上，尤其是在灌溉水的利用上，灌水方法比较落后，造成了水资源的严重浪费。同时土地灌水太多，容易引起土壤盐碱化，再加上渠道渗漏，这样，灌区内就存在一个问题：其中一部分土地由于无水可灌，变成撂荒地，而有些土地因为灌水太多或无排水出路，土壤盐碱化严重，不适合作物生长，大大降低了土地利用率。在灌区土地的开发利用中，应该解决好缺水和水浪费的矛盾，一方面，在灌区灌排工程规划中，应首先考虑采取渠道的防渗措施，同时采用先进的灌水方法，与节水灌溉技术和方法相结合，提高水的利用率，另外，还可以适当引用地下水资源作为农业灌溉用水的补充。对于缺水地区，以上措施，具有很大的发展潜力，也是非常行之有效的。3.2灌溉分区大型灌区，特大型灌区地形、地貌、土壤、气象、水位地质条件差异较大，应进行灌溉分区。灌溉分区应该与农业区划相结合，以有利于农业生产和灌溉管理为原则，并兼顾行政区划和现有工程体系，按照灌区内地形、地貌、水文气象、土壤、水文地质、水资源状况、水利工程现状、农业种植结构进行。该灌区不进行分区。3.3灌区开发利用规划为了提高农业生产能力，同时为了缓解灌区内供用水之间的矛盾，本次设计对该灌区进行了开发利用规划。规划如下：灌区内设1条干渠，总长为9.69km，灌区内居民点占地约1613亩，灌区周围种植了近3513亩的林带，来满足防风要求和绿化要求。经过规划，灌区在基本水利设施建设方面，除了农渠其他渠道全部采取防渗措施，来减少渠道水的渗漏损失，提高渠系水的利用系数。同时，渠系建筑物配套也较好，节制分水闸691余套，桥62座，涵洞208座。灌区规划后，缺水的问题得到了一定程度上的缓解，同时由于规划后灌区内有了良好的排水出路，土壤盐碱化也得到了一定的治理。农业生产能力提高了，农民收入也得到了一定的增长。3.4灌溉设计的标准灌溉设计标准是反映灌区的效益达到某一水平的一个重要的技术指标，一般以灌溉设计保证率表示，北方干旱地区通常以50%和75%的灌溉设计保证率表示，在本设计中只采用75%的灌溉设计保证率。灌溉设计保证率可根据水文气象、水土资源、作物组成、灌区规模、灌水方法及经济效益等因素来确定。本区属于大陆性干旱气候，由《灌溉与排水设计规范》（GB50288-99）中查得取50%和75%的灌溉设计保证率，本区采用75%的灌溉设计保证率。3.5灌区需水量分析3.5.1农业需水量3.5.1.1灌区作物种植比例由灌区作物灌溉制度得出作物种植比例，见下表3-1。表3-1作物种植比例表作物小麦杂粮番茄油料棉花苜蓿林地葡萄种植比例（%）126181610522113.5.1.2灌区作物种植面积①规划前灌区初步灌溉面积占80%，则规划前的初步灌溉面积为6.4×104亩，根据作物种植比例，则各种作物的初步种植面积见下表3-2。表3-2作物初步拟定的种植面积作物小麦杂粮番茄油料棉花苜蓿林地葡萄比例（%）12618161052211灌溉面积（亩）76803840115201024064003200140807040②规划后灌区的灌溉面积为：61195亩3.5.1.3灌溉制度①初始灌溉制度本灌区灌溉制度根据当地情况，参考典型年各种作物灌溉制度综合制定，见下表3-3。表3-3典型年各种作物灌溉制度作物作物所占面积灌水次数灌水定额灌水时间（日/月）（%）（次）（m3/亩）始终小麦121709月11日9月20日1215010月1日10月10日121504月21日4月30日121505月11日5月20日121506月1日6月10日121506月21日6月30日杂粮61505月21日5月31日61506月11日6月24日61507月1日7月10日61507月21日7月31日61508月11日8月20日61509月1日9月10日番茄181604月11日4月20日181605月1日5月10日181605月21日5月31日181606月11日6月20日181607月1日7月10日181607月21日7月31日181608月11日8月20日1816010月1日10月11日豆类及油料161405月1日5月10日161405月21日5月31日161406月11日6月20日161407月1日7月10日161407月21日7月31日161408月11日8月20日161409月1日9月10日161409月21日9月30日棉花161804月6日4月15日101606月10日6月20日续表3-3作物作物所占面积灌水次数灌水定额灌水时间（日/月）（%）（次）（m3/亩）始终棉花101607月1日7月10日101608月1日8月10日101609月11日9月20日苜蓿51605月11日5月20日51606月1日6月10日51607月11日7月20日51608月1日8月10日51608月21日8月31日51609月11日9月20日林地221605月11日5月20日221606月1日6月10日221607月11日7月20日221608月1日8月10日221608月21日8月31日221609月11日9月20日葡萄111704月16日4月25日111505月5日5月15日111506月15日6月25日111607月8日7月19日111507月26日8月5日111508月15日8月25日1116010月18日10月29日根据拟定的作物灌溉制度及作物的种植比例，按下式计算该区灌水率：qkdi=αmki/8.64Tki(i=1、2、3……)(3-5-1)式中：qkdi—第k种作物第i次灌水的灌水率[m3/(s.亩)]Tki，—第k种作物第i次灌水持续时间（天）mki—第k种作物第i次灌水的灌水定额（m3/亩）α—第k种作物的种植比例（%）按照上式计算出来灌水率见表3-4，由此可绘出初步灌水率图，见图3-1。表3-4灌水率计算表作物类别作物比例(%)灌水时间灌水天数(天)灌水次数(次)灌水定额(m3/亩)灌溉定额(m3/亩)灌水率[m3/(s*万亩)]始终小麦12%9月11日9月20日101703200.1012%10月1日10月10日101500.0712%4月21日4月30日101500.0712%5月11日5月20日101500.0712%6月1日6月10日101500.0712%6月21日6月30日101500.07杂粮6.00%5月21日5月31日111503000.036.00%6月11日6月24日141500.026.00%7月1日7月10日101500.036.00%7月21日7月31日111500.036.00%8月11日8月20日101500.036.00%9月1日9月10日101500.03番茄18.00%4月11日4月20日101604800.1318.00%5月1日5月10日101600.1318.00%5月21日5月31日111600.1118.00%6月11日6月20日101600.1318.00%7月1日7月10日101600.1318.00%7月21日7月31日111600.1118.00%8月11日8月20日101600.1318.00%10月1日10月11日111600.11油料16.00%5月1日5月10日101403200.0716.00%5月21日5月31日111400.0716.00%6月11日6月20日101400.0716.00%7月1日7月10日101400.0716.00%7月21日7月31日111400.0716.00%8月11日8月20日101400.0716.00%9月1日9月10日101400.0716.00%9月21日9月30日101400.07续表3-4棉花10.00%4月6日4月15日101803200.0910.00%6月10日6月20日111600.0610.00%7月1日7月10日101600.0710.00%8月1日8月10日101600.0710.00%9月11日9月20日101600.07苜蓿5.00%5月11日5月20日101603600.035.00%6月1日6月10日101600.035.00%7月11日7月20日101600.035.00%8月1日8月10日101600.035.00%8月21日8月31日111600.035.00%9月11日9月20日101600.03林地22.00%5月11日5月20日101603600.1522.00%6月1日6月10日101600.1522.00%7月11日7月20日101600.1522.00%8月1日8月10日101600.1522.00%8月21日8月31日111600.1422.00%9月11日9月20日101600.15葡萄11.00%4月16日4月25日101703900.0911.00%5月5日5月15日111500.0611.00%6月15日6月25日111500.0611.00%7月8日7月19日121600.0611.00%7月26日8月5日111500.0611.00%8月15日8月25日111500.0611.00%10月18日10月29日121600.06②修正灌溉制度修正原则：要以不影响作物需水要求为原则，尽量满足主要作物关键用水期的各次灌水不动或稍有移动（往前移动为主，前后移动不超过5天）调整其他各次灌水，使修正后的灌水率图比较均匀，连续，在灌水时间上尽量分出次数来，同时考虑工程维修需要，两次灌水时间必须有一定的时间间隔，此外，为了减少输水损失，并使渠道工作制度比较平稳，在调整时不应使灌水率数值相差悬殊，一般最小灌水率不应小于最大灌水率的30%。见修正后灌水率图3-2。灌水率的选择原则：作为设计渠道用的设计灌水率，应从灌水率图中选取延续时间较长（例如达到20-30天）的最大灌水率值，而不是短暂的高峰值，这样不致使设计的渠道断面过大，增加渠道工程量。在渠道运用工程中，对短暂的大流量，可由渠堤超高部分的断面去满足。根据调查统计，大面积水稻灌区（万亩以上）的设计净灌水率一般为0.45-0.6m3/（s*万亩）；大面积旱作物灌区的设计净灌水率一般为0.2-0.35m3/（s*万亩）。本设计的灌水率应从图3-2中选取，根据上述原则，本设计的灌水率为0.31m3/（s*万亩）。初步灌水图3-1m3/（s*万亩）修正后的灌水图3-2m3/（s*万亩）3.5.1.4灌溉水利用系①规划实施前的灌溉水利用系数：由老师给定：0.339。②规划实施后的灌溉水利用系数：0.60。3.5.1.5灌区农业需水量根据灌区作物修正后的灌溉制度及灌溉面积、种植比例，可计算出各种作物的净灌溉用水量及灌区农业净需水量，根据作物各月灌溉净需水量，可计算出农业毛用水量及灌溉总需水量，计算结果见表3-6。3.5.2人畜生活需水量3.5.2.1人口数量、用水标准及全年需水量农场现有人口8832人口，人均用水定额为：100L/日·人，则：人月均需水量=（总人口数×每人每天需水量×365÷12）=8832×0.1×365÷12=2.68×104m33.5.2.2牲畜数量、用水标准及全年需水量由《设计任务指导书》知，项目区畜牧业奶牛2000头，肉牛1000头，猪9600头，羊12000只，鸡37000只，鸭17600只。大牲畜用水标准为：0.1(m3)L/日·头，小牲畜用水标准为：0.06(m3)L/日·头，家禽用水标准为：0.01(m3)L/日·头，其中奶牛和肉牛按大牲畜计，猪、羊按小牲畜计，鸡、鸭按家禽计。则：大牲畜每月需水量=牲畜个数×每日需水量×365÷12=0.91×104m3，小牲畜每月需水量=牲畜个数×每日需水量×365÷12=1.97×104m3，家禽每月需水量=牲畜个数×每日需水量×365÷12=1.66×104m3，总牲畜每月需水量=4.54×104m3。3.5.3工业需水量由《毕业设计任务指导书》知，项目区的工业用水量为年产2×104t肉类加工厂一座，用水标准为：60m3/t·年和年产奶制品2×104t的工厂一座，用水标准为：80m3/t·年。年产600t豆制品工厂一座，用水标准为：20m3/t·年。年产10×104t的面粉厂一座，用水标准为：50m3/t·年。年产5×104m3的混凝土预制件厂一座，用水标准为：10m3/t·年。各类机械标准台为1，用水标准为0.06(m3)L/日·台。则工业月总需水量=75.52×104m3/月。生活、牲畜及工业用水计算表见表3-5表3-5生活、牲畜、工业用水计算汇总表用水单位计量单位用水定额数量时间用水量(万m3/月)人l/日*人0.1883230.42.68大牲畜l/日*头0.1300030.40.91小牲畜l/日*头0.061080030.41.97家禽l/日*只0.015460030.41.66机械标准台l/日*台0.06116.70.00010水泥制品吨1012500010.42肉食加工吨602000010.00乳制品吨802000013.33豆制品吨206000.10面粉厂吨5010000041.673.5.4灌区需水量根据灌区作物种植结构，作物的灌溉制度和灌溉水利用系数可计算出项目区建设后灌溉需水量，内容包括农业、生活、牲畜及工业用水，具体计算结果可见表3-5。3.6灌区可供水量分析根据《毕业设计任务指导书》知，灌区可供水量包括地下水和地表水，其中地表水的可供水量见表2-5（P＝75％）。灌区地下120米以内有2～3层承压含水层，含水层总厚度可达50～60米。根据《水工设计手册》的设计规范要求，应以开采浅层水为主，因浅层地下水易于补给和恢复，开采费用较低。但根据地区工业农业用水的需要，地面水的丰欠和地下水的分布情况，要因地制宜地统一调配。灌区供水量P=75%频率时典型年的地表引水量WP=20011.73×104m3。3.7灌区水资源供需平衡分析水量的供需平衡除尽可能的提高地表水的利用率外，还应合理、充分利用地下水和泉水。3.7.1规划实施前灌区P=75%保证率水资源供需平衡分析根据H农场灌区的需水量与供水量，进行分析计算，规划实施前灌区p=75％保证率水土平衡分析结果如下：缺水2861.94万m3，其中需要灌溉的月份中有5个月有余水。结果见H农场项目实施前水土平衡分析（P＝75%）计算表3-6。3.7.2现状供用水效率评价及水资源开发和现状的合理性分析与评价在75%的典型年份，H农场农业灌溉年需水量为6911.62×104m3。由于该农场为新农场，因而，水资源开发利用的不合理，必须尽快加以治理，如开采地下水和引用其它地方水资源等。项目实施后，灌区经过规划，采用新的灌溉制度，节水灌溉技术，提高灌溉水利用率，合理有效的利用地下水，水库调水等解决灌区缺水的矛盾。根据以水定地的原则，还可以减少灌溉面积。项目实施后的水土平衡分析（P=75%）计算表3-7。根据H农场灌区的需水量与供水量，进行分析计算，规划后灌区p=75％保证率水土平衡分析结果如下：缺水79.54万m3，其中需要灌溉的月份中有9个月有余水。结论：由项目实施后的水土平衡分析可知，任然缺水但比规划前少得多。解决办法有两种:第一打井，第二滴灌。我采用的是滴灌。表3-6现状年灌区项目工程实施前水土平衡分析表（万m3）作物需水量计算过程（万m3）作物名称播种比例1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月合计冬小麦12%0.000.000.0038.4038.4076.800.000.0053.7638.400.000.00245.76棉花10%0.000.000.0051.200.0051.2025.6038.4038.400.000.000.00204.80苜蓿5%0.000.000.000.0019.2019.2019.2038.4019.200.000.000.00115.20葡萄11%0.000.000.0049.2835.2035.2061.4451.200.0042.240.000.00274.56油料16%0.000.000.000.0081.9240.9681.9240.9681.920.000.000.00327.68番茄18%0.000.000.0069.12138.2469.12138.2469.120.0069.120.000.00552.96林地22%0.000.000.000.0084.4884.4884.48168.9684.480.000.000.00506.88杂粮6%0.000.000.000.0019.2019.2038.4019.2019.200.000.000.00115.20各月作物净需水量0.000.000.00208.00416.64396.16449.28426.24296.96149.760.000.002343.04灌溉水利用系数0.3390.3390.3390.3390.3390.3390.3390.3390.3390.3390.3390.3390.339各月作物毛需水量0.000.000.00613.571229.031168.611325.311257.35875.99441.770.000.006911.62地下水用水量（万m3）生活用水2.682.682.682.682.682.682.682.682.682.682.682.6832.22牧畜用水4.544.544.544.544.544.544.544.544.544.544.54`4.54`54.50工业用水75.5275.5275.5275.5275.5275.5275.5275.5275.5275.5275.5275.52906.20净用水82.7482.7482.7482.7482.7482.7482.7482.7482.7482.7482.7482.74992.92地下水利用系数0.900.900.900.900.900.900.900.900.900.900.900.900.90毛需水量91.9491.9491.9491.9491.9491.9491.9491.9491.9491.9491.9491.941103.24总需水量（万m3）91.9491.9491.94705.511320.961260.551417.251349.28967.93533.7191.9491.948014.86河道来水量（万m3）416.97289.49517.891001.251728.954860.184488.363160.451851.12780.82528.51387.7520011.73灌区可用水量（万m3）87.5660.79108.76210.26363.081020.64942.56663.69388.73163.97110.9981.434202.46来水量(万m3)地表水87.5660.79108.76210.26363.081020.64942.56663.69388.73163.97110.9981.434202.46地下水91.9491.9491.9491.94188.77147.67236.1091.9491.9491.9491.9491.941400.00总来水量（万m3)179.50152.73200.70302.20551.851168.311178.66755.63480.67255.91202.93173.375602.46水量平衡分析（万m3)缺水(-)-403.30-769.11-92.24-238.59-593.65-487.25-277.80-2861.95余水(+)87.5760.79108.76116.0486.48459.63表3-7现状年灌区项目工程实施后水土平衡分析表（万m3）作物需水量计算过程（万m3）作物名称播种比例1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月合计冬小麦12%0.000.000.0036.7236.7273.430.000.0051.4036.720.000.00234.99棉花10%0.000.000.0048.960.0049.2325.0336.7236.720.000.000.00196.65苜蓿5%0.000.000.000.0018.3618.3618.3636.7218.360.000.000.00110.15葡萄11%0.000.000.0047.1233.6633.6659.1649.300.0040.390.000.00263.28油料16%0.000.000.000.0078.3339.1678.3339.1678.330.000.000.00313.32番茄18%0.000.000.0066.09132.1866.09132.1866.090.0066.090.000.00528.72林地22%0.000.000.000.0080.7880.7880.78161.5580.780.000.000.00484.66杂粮6%0.000.000.000.0018.3618.3636.7218.3618.360.000.000.00110.15各月作物净需水量0.000.000.00198.88398.38379.07430.55407.90283.94143.200.000.002241.93灌溉水利用系数0.6900.6900.6900.6900.6900.6900.6900.6900.6900.6900.6900.6900.690各月作物毛需水量0.000.000.00288.24577.36549.38623.99591.16411.51207.530.000.003249.17地下水用水量（万m3）生活用水2.682.682.682.682.682.682.682.682.682.682.682.6832.22牧畜用水4.544.544.544.544.544.544.544.544.544.544.544.5454.50工业用水75.5275.5275.5275.5275.5275.5275.5275.5275.5275.5275.5275.52906.20净用水82.7482.7482.7482.7482.7482.7482.7482.7482.7482.7482.7482.74992.92地下水利用系数0.900.900.900.900.900.900.900.9