学士水利灌渠改建工程毕业设计

目录TOC\o\h\z摘要 4前言 51田湖大垸自然条件及社会状况 61.1自然条件及其地形地势特点 61.1.1规划区位置 61.1.2地形 61.1.3基本情况 61.2水文与气象 61.2.1气温 61.2.2降雨 71.2.3蒸发 71.2.4径流 81.2.5水质 81.2.6土壤 81.3水文地质条件 92现有灌溉设施状况 92.1水利设施现状 92.1.1防洪设施 92.1.2除涝设施 92.1.3治渍设施 92.1.4塘堰面积及蓄水容积 112.2田湖大垸灌溉设施现状及主要问题 112.2.1灌溉水源条件 112.2.2灌溉取水设施 112.2.3灌溉渠系 122.3灌溉工程改建的任务及规划设计要求 122.3.1规划任务 122.3.2规划的要求 123灌溉制度的确定 133.1种植结构特点 133.2灌溉制度 133.2.1设计雨量与典型年的选择 133.2.2灌溉标准 143.2.3按水量平衡的方法制定早稻的灌溉制度 143.2.4灌溉用水量计算 163.2.4.1灌溉定额组成 163.2.4.2生育期用水量 163.2.5玉米灌溉制度的推求 213.2.6作物需水量的计算 233.2.7采用水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度. 233.2.8玉米的灌水情况 273.3净灌水率的推求 273.3.1灌水率的计算 273.3.2灌水率的修正 294灌排渠系的规划布置 304.1骨干渠线选择方案的选定分析 304.1.1灌溉渠系的组成 304.1.2灌溉渠系布置原则 304.1.3干支渠的布置形式 304.1.4斗、农渠的规划布置 314.2渠道设计流量的推求 314.2.1典型支渠的选择 314.2.2采用的灌溉工作制度 314.2.3推求典型支渠设计流量 314.2.4一、三支渠的设计流量 334.3渠道加大流量和最小流量的推求 334.3.1渠道最小流量计算 334.3.2渠道加大流量 334.4排水沟道的布置 345灌溉渠道纵横断面设计 345.1渠道的横断面设计 345.1.1设计参数的选择 345.1.2渠道断面设计(以二支为典型) 345.1.3渠道的防渗设计 435.2渠道的纵断面设计 435.2.1灌溉渠道的水位推算 435.2.2渠道纵断面图的绘制 446工程效益分析 446.1工程的投资估算 446.2.工程的年费用估算 456.3效益计算 456.4经济评价 45参考文献 46致谢 47

摘要本文是田湖大垸灌渠改建工程的规划设计。本设计根据田湖大垸地区的地形条件、地址条件及现有的水利设施进行重新布设灌溉渠道。由于该地区的灌溉水头十分宝贵，故设计的原则是要保证灌溉水头满足渠道自流条件，以及在对抗御旱涝灾害，改良土壤、灌排工程配套不全等方面进行重新设计，使该灌区的灌溉条件满足当地的农作物生长，更加提高当地人民的生活水平。该工程的设计内容包括：1、收集基本资料，说明本规划的设计任务；2、灌溉设计标准的选定及典型年的选择；3、灌溉制度的拟订；4、灌排渠系的规划布置；5、渠道纵横断面的设计；6、经济效益分析。关键词：田湖大垸；灌溉；改建；设计；前言农业是国民经济的基础。搞好农业是关系到我国社会主义经济建设高速发展的全局性问题，是实现四个现代化的一个重要方面。实践证明，只有农业得到了发展，国民经济的其他部门才具备最基本的发展条件。数千年来，我们的祖先在发展农业生产的同时，一直和水旱灾害进行不懈的斗争，写下了光辉灿烂的农田水利史。随着我国水利建设的不断发展，在辽阔的土地上，已出现了许多宏伟的农田水利工程。在对抗御旱涝灾害，改良土壤、发展农业和林木业等生产起了重大作用。但是另一方面，我国水资源并不丰富，特别是北方地区水资源紧缺，供需矛盾突出；灌排工程有的配套不全，有的老化失修，抗旱除涝标准较低，效益不高，远不能适应今后农业生产和国民经济发展的需要。因此，大力发展灌渠改建工程仍是今后的长期任务，不仅要求继续提高抗御水旱灾的能力，而且要提高科学管理的水平、改进技术装备，进一步扩大灌溉、除涝、排渍、治碱的工程经济效益，实现农田水利现代化，把农田水利事业推向新的高度，是我们面临的重要任务。1田湖大垸自然条件及社会状况1.1自然条件及其地形地势特点1.1.1规划区位置田湖大垸位于湖北省潜江市西部。东起小荆河，西抵中干渠，北接田关河，朱拐河，南到汉沙公路。1.1.2地形田湖大垸地形呈不规则的梯形，北宽南窄。该垸地势平坦，地面高程平均为29m，最高的地方曾家台为30.7m，最像底的西湾渔场一带为28.5m，整个大垸四周高，中间低的“锅”状地形。1.1.3基本情况田湖大垸面积为19Km2，耕地占20300亩，其中有水田18282亩，旱地2018亩，是一个水稻集中产区。该垸包括田湖渔场、西湾三个村和七里村两个村民组，1042户，5699人村中农业劳动力2200人以上，自该区北围垦成耕地以来，在党的政策指引下，当地政府做了大量工作，兴利除害，为防洪、排涝治渍抗旱做了大量工作，并受到了显著的效果，粮食产量逐年增加，该垸初期的总产量9.5万斤上升到904万斤，增加了近百倍，人均收入也随之而增加。近年来，又发展了棉花、西瓜等经济作物，更加提高了当地群众生活水平。1.2水文与气象1.2.1气温田湖大垸位于东经112°37′，北纬30°25′，属于亚热带季风气候，具有气候温和，阳光充足，雨热同季，四季分明的特征，适于农作物生长。该垸年平均气温变化显著，年内温差24-26℃，元月气温最低，-3.5℃，七月气温最高，月平均气温28.5℃，年平均气温一般在17.8℃左右。从多年系列资料上看，年平均气温最高的是1961年为17℃，最低的是1969年为15.4℃，极端最高为36.5℃-37.5℃，极端最低的气温一般为-5℃—7℃。该垸年平均日照时数1945-1988小时，占可照时数的44-45%，日照时数量最多的是1966年，为2242.3小时，占可照时数的51%，日照时数量少的是1967年、1970年两年，只有1670小时，占可照时数的38%。年内占日照时数最多的是七、八两月，分别为258.3小时和250.7小时，各占该日可照时数的60-61%，日照时数最省的是12月仅为107.4小时，占该月数可照时数的34%。若以小于2℃的气温为霜期指数，该地平均无霜期为256天，占全年的71%。一般从十一月中下旬开始，到次年三月中旬结束。1.2.2降雨田湖大垸雨量充沛，但年季、年内降雨量变化均较大，春旱伏及伏秋连旱时有发生，据田湖实验站有限资料统计，年平均降雨量为1100mm，最大的1983年，年降雨量为1633.8mm，最小1985年，年降雨量655.3mm，年较差近978mm。降雨在年内分配上也存在着较大的差异，每年2-6月降雨量逐渐增加，7月-元月逐渐减少。一般地说，6月降雨量最多，降雨达200.7mm，占年平均降雨量的18.2%，最小的是元月，多年平均为30mm，仅占平均降雨量的2.7以下，月降雨量大于60mm的月份一般在3月-10月，其降雨总量大于950mm多，占全年降雨量的90%左右，月降雨量大于100mm的月份一般在5-8月，这段时间雨量集中，且达到暴雨，是形成该垸涝渍灾害的主要降雨时期，另外，4至10月期间，易形成伏旱。由于，田湖大垸承雨面积小，因此，降雨在时空分布上，各项差异不甚显著。1.2.3蒸发田湖大垸位于江汉冲积平原中心，日照充足，年平均气温较高蒸发量较大，根据城关六十八年的资料统计，该垸多年平均腾发量1117.86mm。其中最大腾发量1995年，蒸发量为1403.52mm，最小蒸发量年为1976年，年蒸发量为970mm。大小相差433.52mm，年较差1.5倍。水面蒸发及叶面腾发量都很大，因此月蒸发量的较大值均出现在此间。其各月平均蒸发量均在100.00mm以上，其中最大值达248mm，此间蒸发总量均在全年蒸发总量的60%以上。4月-10月是水稻主要生长期，蒸发量强，蒸发大于平均降雨量70mm左右，易形成伏旱，如遇干旱年，垸内降雨与蒸发入不敷出，则必须引水补给。12月、元月，气温较低，作物需水量小，蒸发量也小，月最小蒸发量仅在30mm左右，只相当于最大蒸发量的1/8。1.2.4径流根据城关站资料统计，该地区年径流深一般在315mm左右，年径流总量为6.3亿立方米左右。田湖实验站78-98年降雨量统计表表1-1序号年份降雨量（mm）序号年份降雨量（mm）11978655.31219891396.3219791114.91319901171.1319801402.81419911142.1419811180.51519921232.6519821334.21619931054619831633.817199484171984815.4181995949.781985986.41919961033.1919861017.4201997879.71019871183.42119981135.31119881135.31.2.5水质田湖大垸内外河流均为平原河流，水流平缓，含沙量小。另外由于大垸附近五大型厂矿排放废水，所以，水中有害物含量较轻。水质完全满足灌溉用水的要求。1.2.6土壤田湖大垸耕作层绝大部分为灰潮沙泥土，距地表0.3m、0.5m、0.8m的地层分别为粉质粘土。经实验测定，其室内渗透系数分别为3.13×10-4cm/s，9.26×10-7cm/s和6.93×10-4cm/s。野外渗透系数为2.25-4.51×10-4cm/s之间，土壤干容重为1.051.3水文地质条件田湖大垸原为湖泊，其地质水文条件是上部土层为湖积层，下部土层为长江、汉江的冲积层，后人工围垦呈耕地，其地下水补给丰富，且水位较高。近年来，由于修建的沟渠成网，对地下水位有所降低，但仍保持在距耕作层0.6m左右。另外，大垸内有一定的排灌设施，对控制底下水位起了一定的效果，由于该垸地形平坦，所以，灌溉水源相当宝贵。2现有灌溉设施状况2.1水利设施现状2.1.1防洪设施田湖大垸地势较低，西岸北面的长湖对该垸形成了主要的洪水威胁。但在当地政府的领导下，在田湖人民的努力下，已将长湖和田关河、朱拐河大堤填高和加固，消除了洪水的威胁，另外在外河水位上涨，中干渠水位较高的情况下，由于田湖大垸堤防稳固，涵闸坚实，亦可抵御洪水的威胁。2.1.2除涝设施田湖有大小沟渠数十条，并有一些电排站和自排站，为解决田湖大垸的除涝问题解决了很大的作用，除涝标准基本上达到了五年一遇，但还是偏低，故应提高。2.1.3治渍设施大垸的涝水主要由三才电排站排出，三才电排站装机4×155KW，闸底高25.2m，主要问题是排涝能力虽大，闸底高程不能满足排渍地下水位要求。垸内沟渠纵横，对降低地下水位起到一些积极作用，但因排灌不分家，排灌效果不显著，冬季不能将地下水降到适宜旱作物生长的水位。专为排渍服务的中干渠东岸基建闸的兴建为地下水的及时排除了条件。该闸地板高程23.9m，比田湖大垸平均的地面高程低5.1m设计装机容量2×155KW，排渍流量位2.0m3/s，成为灌区的枢纽田湖大垸现有沟渠基本情况统计表表2-1名称长度Km高程m比降低宽m边坡堤顶高程流量m3/s渠首渠尾渠首渠尾首尾小荆河10.327.326.51/8000841:232.031.0灌5朱拐河6.528.027.31/80001281:232.532.0灌6大基建河427.026.51/8000841:232.031.5灌7胜利河3.227.026.61/8000431:231.030.5灌2紫家河2.7526.526.21/8000231:231.531.0自排千亩幸福河3.327.026.61/8000431:231.531.0灌2九大河2.827.527.01/800056.51:231.030.5排1团结河2.927.527.21/8000451:231.030.5排1张家沟3.827.026.51/8000221:1.530.029.5排1刘家沟3.826.826.51/8000221:1.530.029.5排1孙家沟3.827.026.51/8000221:1.530.029.5排1东李河3.827.026.51/8000221:1.530.029.5排1五河3.426.626.21/8000221:1.529.829.4排1东田河1.826.626.21/8000221:1.529.829.4排1西田河2.826.626.21/8000881:231.030.5排1马塘河2.026.626.21/8000221:1.529.529.2排1西李沟3.226.826.51/8000221:1.530.029.5电排河3.0涵闸情况统计表表2-2项目名称闸孔宽m闸高m闸底高程m设计流量m3/s闸顶高程m灌排面积亩，Km2朱拐闸3.5m/孔4.528.0834.5灌1400亩凡场闸4.4m/2孔4.028.01034.012000小基建闸2m/孔2.528.0231.0排5Km2大基建闸3m/孔2.727.5531.0排3Km2九大河闸2m/孔2.827.5331.0排3Km2胜利河2m/孔2.528.0331.0灌9000亩三才电排闸2.1.4塘堰面积及蓄水容积塘堰情况统计表表2-3名称现有(处)水面面积(亩)容积凡场22383.9田湖3912810.5七里5114910.1西湾8771.6合计12039226.12.2田湖大垸灌溉设施现状及主要问题2.2.1灌溉水源条件田湖大垸和其他类似地区一样，干旱出现有一定规律性，一般来说各种干旱十年八、九遇，伏旱最多平均十年五、六遇，占干旱次数的53%，秋旱和冬旱次之。夏旱的发生具有连续性和旱涝并发的特点。田湖大垸虽地处荆北平原湖区，年降雨量丰富，条件较好，1960年以来，已兴建的灌溉工程有：朱拐河、朱拐闸、凡场闸、小荆河等主干渠工程，其详细资料可参见表1-1。朱拐河、小荆河，中干渠均可取水，且水量丰沛，但由于降雨时空分配不均匀性和大垸无调蓄工程，作物在生育期对降雨的使用率不太高。所以，对灌区重新规划设计，提高关税的保证程度是非常必要的。2.2.2灌溉取水设施朱拐河是1956年兴建的人工河渠，通过朱拐闸与长湖相连，是田湖大垸灌溉用水的主要取水、输水的主要取水、输水枢纽。朱拐河前朱拐闸两侧堤顶高程34.0m，闸体为箱涵型钢筋混凝土结构。闸孔3.5×3.3m，设计流量为10m3/s，地板高程为29.2m，外湖控制水位32.6m。控制使用水位31.0m，按有关规定，当长湖水位低于30.5m凡场闸位于田湖大垸的东北角，田关河的南面，是引田关河水入小荆河的枢纽。该闸两侧提顶高程33.0m，闸孔两孔，每孔宽3m，设计流量为10m3/s，底板高程26.2m，比朱拐河低2米，闸前设计水位30.5m，田关河设防水位32.5m，除汛期外，基本满足随要随开的要求。但由于田关河上游刘岭闸的控制，影响田关河水位和凡场的正常运行，该闸目前的主要作用是前期水位低于2.2.3灌溉渠系沿河两岸的农田，凡高程不超过29m的均可自流灌溉。2.3灌溉工程改建的任务及规划设计要求2.3.1规划任务1、按照灌排分家的基本要求，重新规划灌溉渠道，以满足水稻灌溉和抗旱的要求，并对排水骨干沟道平面布置。2、疏通和理顺现有通道、提高排渍排涝标准。3、在现有的排渍沟道的基础上，结合已建的基建排灌站，加宽沟道，使垸内形成深沟大渠。对个别地势低洼、土壤渗透性差的地区，辅以地下管道排水，以有效地降低地下水位，提高作物的复种指数，增加产量。4、加固外河堤防，以抵御洪水的侵袭，确保大垸的安全。2.3.2规划的要求1、对田湖大垸现有水利资料进行整理，并结合当地情况，提出今后灌溉规划的设计原则及所要到目的。2、校核现有工程的实际能力，进行规划设计，编制该垸水稻的灌溉制度。3、通过经济分析，估算规划经济效益，论证其可行性，并对规划实施后的利、弊提出预见性的估价。3灌溉制度的确定3.1种植结构特点田湖大垸面积为19平方公里，耕地占20300亩，其中有水田18282亩，旱地2018亩，是一个水稻集中产区，本次规划的种植结构包括早稻、中稻、双季晚稻和玉米，本次设计就其中早稻、玉米进行灌溉制度的确定。3.2灌溉制度3.2.1设计雨量与典型年的选择采用田湖大垸地区21年(1978-1998)连续降雨资料，经频率分析计算，确定设计代表年。灌溉设计保证率取85%。将21年的降雨资料按降雨量从大到小的顺序排序,列表如下:表3-1序号年份降雨量（mm）序号年份降雨量（mm）119831633.81219791114.9219801402.81319931054319891396.31419961033.1419821334.21519861017.4519921232.6161985986.4619871183.4171995949.7719811180.5181997879.7819901171.1191994841919911142.1201984815.41019981135.3211978655.31119881135.3频率计算公式:P=(m/n+1)×100%式中:P-频率m-灌溉设计保证率对应的序号n-统计年数因此85%=(m/21+1)×100%计算得m=18.6取序号18对应的年份做为典型年，即1997年，其降雨量为879.73.2.2灌溉标准灌溉标准采用灌溉保证率85%。生育期补水量较小，此时处于丰水期完全可满足引水要求。3.2.3按水量平衡的方法制定早稻的灌溉制度3.2.3.1水量平衡方程水稻田的灌溉制度。分别针对泡田期及插秧以后的生育期进行设计。在水稻生育期期间任何一个时段内，农田水分的变化，决定于该时段内的来水和耗水之间的消长，采用以下水量平衡方程进行表示：h1+P+m-WC-d=h2式中：h1时段初田面水层深度；h2时段末田面水层深度；P时段内降雨量；d时段内排水量；m时段内的灌水量；WC时段内田间耗水量。式中各数值均以mm计。3.2.3.2早稻灌溉制度推求此次设计采用的灌水方式为浅水灌溉。根据资料分析，确定各生育阶段日期水层深度如下表3-2。

早稻各生育阶段日期水层深度表表3-2生育阶段返青分蘖前分蘖后拔节孕穗抽穗乳熟黄熟全生育期起始日期25/4～2/53/5～10/511/5～26/527/5～12/613/6～27/628/7～6/77/7～14/725/4～14/7天数881617159881模比系数%6.526.612.719.610.610.014.0100田间允许水层深520-50-7020-50-8030-60-9010-30-8010-30-6010-20渗透强度（mm/d）1.51.51.51.51.51.51.51997年（4-9）月降水量分布表表3-3日月份45678912．217．5217．931．64．445．83．02．351．560．17817．994．84．1100．311127．91311．21．91416．343．735．6152．11．96．7160．217．94．7170．4日月份456789180．95．8190．47．216．0205．3217．210．6222323．312．22．1247．039．3255．419．14．0262．31．02726．120．58．12818．812．46．42917．91．2302．1315．5月计10．279．3145．081．1165．840．63.2.4灌溉用水量计算3.2.4.1灌溉定额组成水稻灌溉用水包括育苗水，泡田用水和生育期补水三部分。由于水稻育苗都是农民以家庭为单位，在自家庭院内育苗，不需引用河水育苗，所以水稻灌溉用水只包括泡田用水和生育期补水两部分。即：M=m1+m2M灌溉定额 (m3/亩)m1泡田期用水定额(m3/亩)m2生育期用水定额(m3/亩)3.2.4.2生育期用水量水稻生育期需水量包括水稻叶面蒸腾和棵间蒸发量，及田间渗漏量。叶面及棵间蒸发量：需水系数α与需水量Ｅ相关较好，故水稻需水量采取Ｅ＝αE0进行计算。Ｅ水稻需水量(mm)α需水系数E0水面蒸发量(mm)用列表计算法设计灌溉保证率为8５％干旱年的水稻灌溉制度。早稻生育期起止日期及各生育阶段逐日耗水量计算表3－4生育阶段返青分蘖前分蘖后孕穗抽穗乳熟黄熟全生育期延续日期25/4～2/53/5～10/511/5～26/527/5～12/613/6～27/628/7～6/77/7～14/725/4～14/7天数881617159881阶段水面蒸发量（mm）3056．5104．310281．11920412．9阶段需水系数α0．80．850．921．251．481．421．2阶段需水量（mm）244896127．51202724466．5阶段渗漏量（mm）881617159881阶段耗水量（mm）3256112144．51353632547．5逐日耗水量（mm）4778．5944计算步骤：生育期作物需水量Ei=ai×E0i各生育阶段渗漏量Si=S×ti降段耗水量EiiEii=Ei+Si平均日耗水量e'e'=Eii/ti列表计算田湖大垸早稻生育期灌溉制度如表3-5：

田湖大垸早稻生育期灌溉制度计算表表3-5日期生育期设计灌水层逐日耗水量逐日耗水量淹灌水层变化灌水量排水量月日42410.125复苗期5～30～504．05．411．5267．52728．5252824．52920．53016．55112．528．53分蘖前20～50～707．041．540434．5527．5620．5743．530836．5929．51022．511分蘖后20～50～807．045．5301238．51311．242．71416．352151．946．91639．91732．91831．71925．12048．1302141．12234．12327．1247．027．12520．12643．13027拔节孕穗30～60～908．534．62818．844．92917．954．33045．83137．3612．231252．530344435．555730648．5740831．594．827．81059．3401150．81242．313抽穗开花10～30～809．01．935．21443．769．91530．9301617．939．81730．81821．8197．220205．316．32132．3252223．32314．32430．3252519．140．4262．333．72726．150．828乳熟10～30～604．012．459．22930．225302．128．37124．3220．3316．345．818．1514．1610．17黄熟落干4．0891011121314∑515．5235．533555校核：h始+∑P-∑d+∑m-∑WC=h末10.1+235.5-55+335-515.5=10与7月14日淹灌水层相符，计算无误。通过上表计算，可求得生育期灌溉制度成果表如表3-6。田湖大垸早稻生育期设计灌溉制度表表3-6灌水次数灌水日期灌水定额mmm3/亩127/42516.723/54026.737/53020411/53020520/53020626/5302072/6302085/63020910/64026.71021/62516.71124/62516.7合计335224根据当地经验，取泡田定额为80mM=M1+M2=224+80=304m3.2.5玉米灌溉制度的推求用水量平衡法制定旱作物的灌溉制度时，通常以作物主要根系吸层作为灌水时的土壤计划湿润层，并要求该土层内的储水量能保持在作物所要求的范围内。3.2.5.1水量平衡方程对于玉米，在整个生育期中任何一个时段t，土壤计划湿润层(H)内的储水量变化可以用下列水量平衡方程表示：Wt+Wo=Wr+P0+K+M-ET式中：Wt+Wo时段初和任一时间t时土壤计划湿润层内的储水量；Wr由于计划湿润层增加而增加的水量；P0保存在土壤计划湿润层内的有效雨量；K时段t内的地下水补给量；M时段t内的灌溉水量；ET时段t内的作物田间需水量。3.2.5.2基本资料的收集3.2.5.3土壤计划湿润层深度(H)土壤计划湿润层深度系指在棉花进行灌溉时，计划调节控制土壤水分状况的土层深度。3.2.5.4土壤最适宜含水率及允许的最大、最小含水率土壤最适宜的含水率随着作物种类、生育阶段的需水特点、施肥情况和土壤性质等因素而异。3.2.5.5降雨入渗量(P0)，指降雨入渗量用降雨入渗系数来表示：P0=αP式中α降雨入渗系数，其值与一次降雨量、降雨强度、降水延续时间、土壤性质、地面覆盖及地形等因素有关。当降雨小于5mm时，α为0；当一次降雨量在5-50mm时，α为1.0～0.8；当次降雨量大于50mm时，α=0.7～0.8。3.2.5.6地下水补给量(K)地下水补给量系指地下水借土壤毛细管作用上升至作物根系而被作物利用的水量，其大小与地下水埋藏深度、土壤性质、作物种类、作物需水强度、计划湿润层深度不同而变化。3.2.5.7由于计划湿润层增加而增加的水量(Wr)在作物生育期内计划湿润层是变化的，由于计划湿润层增加，可利用一部分深层土壤的原有储水量，按下式计算：Wr=667×(H2-H1)nθH1计划时段初设计湿润层深度，m；H2计划时段末湿润层深度，m；θ(H2-H1)深度的土层中的平均含水率，以占孔隙的百分数计；n土壤孔隙率，以占总体积的百分数计。作物生长期各种土层深度土壤含水率表表3-7土层深度（cm）30～4040～5050～60孔隙占土体（％）555750.5土壤含水率（占孔隙％）494650玉米生育期、计划湿润层深等表表3-8生育阶段播种出苗幼苗拔节孕穗开花灌浆成熟起止日期5.1～316.1～2021～7.1011～318.1～319.1～20计划湿润层深（cm）312020213120模比系数%6122330236土层允许最大含水率（占孔隙％）646462606060土层允许最小含水率（占孔隙％）404039383835地下水补给系数（％）557101212土层孔隙率（％）5858555750.550.5附注:①计划产量1000斤/亩；②需水系数K=0.31立米/斤；③土壤空隙率48％(占土体的％)；④田间最大持水率为88％(占空隙％)；⑤播种时，计划层土壤含水率（占土体％）25％；⑥播种时，计划层土壤需水量310立米/亩。3.2.6作物需水量的计算采用产量法计算玉米需水量：ET=KY式中：ET生育期内的总需水量；K需水系数，取0.31立米/斤；Y单位面积产量，1000斤/亩。ET=0.31×1000=310m3.2.7采用水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度,见附图1.播前灌水定额:M1=667nH(θmax-θmim)=667×58%×0.3×(88%-25%)=73.12m3各线计算方法如下：1、作物需水量E累积曲线：作物各生育期需水量＝ET×各生育期模系数生长期阶段值：ET1＝ET×6%=310×6%=18.6mET2＝ET×12%=310×12%=37.2ET3＝ET×23%=310×23%=71.3ET4＝ET×30%=310×30%=93ET5＝ET×23%=310×23%=71.3ET6＝ET×6%=310×6%=18.6累积值列于表3-9中。2、渗入土壤内的降雨量累积曲线P0=αP按旬计算阶段值：5月：上旬：13/5:11.2×0.92=10.3(mm)14/5:16.3×0.92=15.0(mm)18/5:5.8×0.99=5.74(mm)累计得31.04中旬：24/5:7.0×0.99=6.93(mm)28/5:18.8×0.96=18.05(mm)29/5:17.9×0.96=17.18(mm)累计得42.16以此方法计算各月各旬的降雨入渗量，列于表3-10中。3、WT累积曲线Wr=667×(H2-H1)nθ生育期阶段值：WT1＝667×（0.3-0.3）55％×49％＝0WT2＝667×（0.3-0.3）55％×49％＝0WT3＝667×（0.4-0.3）55％×49％＝17.98m3WT4＝667×（0.5-0.4）57％×46％＝17.49WT5＝667×（0.6-0.5）50.5％×50％＝16.84WT6＝667×（0.6-0.6）50.5％×50％＝0累积值列于表3-9中。4、K值累积曲线K＝各生育期地下水补给系数×各生育期天数生育期阶段值：K1＝5％×31＝1.55K2＝5％×20＝1K3＝7％×20＝1.4K4＝10％×21＝2.1K5＝12％×31＝3.72K6＝12％×20＝2.4累积值列于表3-9中。5、计划湿润土层中允许最小储水量Wmin曲线Wmin=667nHθmin生育期阶段值：Wmin1=667×58％×0.3×40％＝46.42Wmin2=667×58％×0.3×40％＝46.42Wmin3=667×55％×0.4×39％＝57.23Wmin4=667×57％×0.5×38％＝72.24Wmin5=667×50.5％×0.6×38％＝76.8Wmin6=667×50.5％×0.6×35％＝70.746、计划湿润土层中允许最大储水量Wmax曲线Wmax=667nHθmax生育期阶段值：Wmax1=667×58％×0.3×64％＝74.28Wmax2=667×58％×0.3×64％＝74.28Wmax3=667×55％×0.4×62％＝90.98Wmax4=667×57％×0.5×60％＝114.06Wmax5=667×50.5％×0.6×60％＝121.26Wmax6=667×50.5％×0.6×60％＝121.267、计划湿润土层中实际储水量W曲线逐旬减去（ET-WT-k）值，即至A点引直线平行于（ET-WT-k）曲线，当遇有降雨时再加上降雨入渗量P0，即得计划湿润土层实际储水量W曲线。当W曲线接近于Wmax曲线时即进行灌水。A点：W0＝667nH0θ0＝667×0.3×25％＝50.03将各曲线绘于图中，即得玉米灌溉制度。由图中可查出生育期的各次灌水时间、灌水定额、灌水次数。生育期灌溉定额M2＝∑m，m为各次灌水定额。

玉米灌溉制度参数表表3-9生育期播种出苗幼苗拔节孕穗开花灌浆成熟E阶段值18.637.271.39371.318.6累计值18.655.8127.1220.1291.4310WT阶段值0017.9817.4916.840累计值0017.9835.4752.3152.31K阶段值1.5511.42.13.732.4累计值1.552.553.956.059.7712.17ET-WT-K17.0553.25105.17178.57229.32245.52降雨入渗量P0计算表表3-10日期阶段值累积值5月上00中31.0431.04下42.1673.206月上073.20中68.89142.09下55.02197.117月上5.74202.85中0202.85下69.85272.708月上17.18289.88中61.85351.73下31.23382.969月上0382.96中0382.963.2.8玉米的灌水情况玉米灌溉水量表表3-11灌溉次数灌水日期灌水定额16/47028/530313/53044/730514/730622/740合计2303.3净灌水率的推求灌水率是指灌区单位面积上所需灌溉的净流量，又称灌水模数，它是根据灌溉制度确定的，利用它计算灌区引水流量和灌溉渠道的设计流量。3.3.1灌水率的计算q=a×m/8.64T式中：a－种植面积占灌区的比例m－作物灌水定额T－灌水持续时间根据资料及前计算结果，列表计算田湖大垸灌区的灌水率如表3-12

灌水率计算表(修正前)表3-12作物作物所占面积（%）灌水次数灌水定额（立方米/亩）灌水时间灌水延续时间（d）灌水率[立方米/（秒×万亩）]始终中间日早稻501(泡田)8013/422/418/4100.4622526/428/427/430.483401/54/53/540.584305/58/57/540.435309/512/511/540.4363018/521/520/540.4373024/527/526/540.4383031/53/62/640.439304/66/65/630.5810408/612/610/650.46112520/622/621/630.48122523/625/624/630.48中稻30.01507/516/512/5100.1722526/529/528/540.223254/67/66/640.2242510/613/612/640.2253020/623/622/640.266302/75/74/740.267308/711/710/740.2683014/717/716/740.2693022/725/724/740.26102529/71/831/740.22112010/813/812/840.17双季晚稻50.015019/723/721/750.5821527/731/729/750.173251/85/83/850.294207/811/89/850.2352512/816/814/850.2963023/826/825/840.4373027/830/829/840.4383031/84/92/950.359306/910/98/950.35103012/916/914/950.35113019/923/921/950.35122030/94/102/1050.23玉米201（播前灌）7011/420/46/4100.122307/59/58/530.2333012/514/513/530.234303/75/74/730.2353013/715/714/730.2364020/723/722/740.233.3.2灌水率的修正3.3.2.1修正目的根据上表计算成果，绘制灌水率图,见附图2。由图可见，时期的灌水率大小相差较大，渠道输水断断续续，不利于管理。如以其中最大的灌水率计算渠道，势必偏大，不经济。因此必须对初步的灌水率图进行修正，尽可能消除灌水率高峰和短期停水现象。3.3.2.2遵循原则（1）在修正灌水率图时，要以不影响作物需水要求为原则，尽量不改变主要作物关键用水期的各次灌水时间，若必须调整移动，以往前移动为主，前后不要超过三天；（2）调整其它各次灌水时，要使修正后的灌水率图比较均匀、连续；（3）为减少输水损失，并使渠道工作比较平稳，在调整时不应使灌水率值相差太大。一般最小灌水率不应小于最大灌水率的40%。2、根据修正灌水率图的原则，将修正后的灌水率图绘于附图2。根据修正后的灌水率图，取q设=0.58[m3/（秒×万亩）]。4灌排渠系的规划布置4.1骨干渠线选择方案的选定分析4.1.1灌溉渠系的组成根据田湖大垸的自然地形条件，按控制灌溉面积和水量分配层次把灌溉渠道分为干、支、斗、农四级渠道。渠道平面布置图见附图3。4.1.2灌溉渠系布置原则1、使自流灌溉面积最大。将干、支渠尽可能沿其控制范围的较高地带布置，以保证自流面积最大。2、使工程量和工程费用最小。渠线尽可能短直，少占耕地，尽量少与河沟、交通线相交，以减少建筑物数量。3、保证工程安全。渠线尽量避开险工段和深挖及高填方。（1）保持排水通畅；（2）要便于工程管理和用水管理与土地利用规划相适应；（3）灌溉渠系与排水系统统一布置；（4）综合利用。4.1.3干支渠的布置形式尽可能满足自流灌溉形式，根据区域地地形特点，采用单一系统形式，以朱拐河为输水干渠，下布置支渠三条。支渠控制灌溉面积统计表表4－1一支渠二支渠三支渠长度（公里）2.93.12.6灌溉面积（万亩）0.5920.560.8784.1.4斗、农渠的规划布置斗、农渠的规划和农业生产要求关系密切，除遵守前述原则外，还应满足以下要求：（1）适应农业生产管理和机械耕作要求；（2）便于配水和灌水，有利于提高灌水工作效率；（3）有利于灌水和耕作的密切配合；（4）土地平整工程量较少。4.2渠道设计流量的推求4.2.1典型支渠的选择田湖大垸灌溉面积20300亩，从朱拐河引水干渠下设三条支渠，各支渠长度及控制面积见表4-1。全灌区土壤、水文地质等自然条件和作物种植情况相近，第二条支渠面积适中，可作为典型支渠，该支渠有四条斗渠，斗渠间距950米，长度为760米，每条斗渠有农渠6条，间距150米，长度900米。4.2.2采用的灌溉工作制度支渠采用续灌，斗渠采用轮灌，每两条斗渠为一个轮灌组，每条斗渠每次灌溉三条农渠。4.2.3推求典型支渠设计流量4.2.3.1推求二支及其所属斗渠、农渠的设计流量(1)计算农渠的设计流量Q田二支净＝A二支×q田净=0.56×0.58=0.325(ｍ３／ｓ)因为斗、农渠分两组轮灌，同时工作的斗渠有2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＝Q田支净/n×k=0.325/2×3=0.054(ｍ３／ｓ)取田间水利用系数η=0.95，则农渠的净流量为：Q农净=Q农田净/η=0.054/0.95=0.057(ｍ３／ｓ)灌区土壤属灰潮沙泥土，其相应的透水性参数：A=0.7，m=0.4。据此可计算农渠每公里输水损失系数：б农=A/(100×Qm农净)=0.7/100×0.0570.4=0.022农渠的毛流量或设计流量为:Q农毛=Q农净×(1+σ农L农)=0.057×(1+0.022×0.45)=0.058(ｍ３／ｓ)(2)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，所以斗渠流量等于3条农渠流量之和：Q斗净=3×Q农毛=3×0.058=0.174(ｍ３／ｓ)斗渠的工作长度L斗=0.76-0.15=0.61斗渠每公里输水损失系数：б斗=A/(100×Qm斗净)=0.7/100×0.1740.4=0.014斗渠的毛流量或设计流量为:Q斗毛=Q斗净×(1+σ斗L斗)=0.174×(1+0.014×0.61)=0.175(ｍ３／ｓ)(3)计算二支渠的设计流量斗渠也是采用轮灌，每次有2条斗渠灌溉，支渠平均工作长度取L2支=3.08-0.95=2.13支渠的净流量：Q2支净=2×Q斗毛=2×0.175=0.35(ｍ３／ｓ)支渠每公里输水损失系数：б支=A/(100×Qm支净)=0.7/100×0.350.4=0.011斗渠的毛流量或设计流量为:Q支毛=Q斗支净×(1+σ斗支L支)=0.35×(1+0.009×2.13)=0.358(ｍ３／ｓ)4.2.3.2计算二支灌溉水的利用系数η支毛=Q田支净/Q支毛=0.325/0.358=0.9084.2.4一、三支渠的设计流量4.2.4.1计算一、三支渠的净流量Q田一支净＝A一支×q田净=0.592×0.58=0.343(ｍ３／ｓ)Q田三支净＝A三支×q田净=0.878×0.58=0.509(ｍ３／ｓ)4.2.4.2计算设计流量由于各支渠自然条件和工程条件相近，故采用与二支相同的灌溉水利用系数计算一、三支渠的设计流量：Q一支毛=Q田一支净/η支毛=0.343/0.908=0.378(ｍ３／ｓ)Q三支毛=Q田三支净/η支毛=0.509/0.908=0.561(ｍ３／ｓ)4.3渠道加大流量和最小流量的推求4.3.1渠道最小流量计算以不低于设计流量的40%计算Q一支最小=Q一支毛×0.4=0.378×0.4=0.151(ｍ３／ｓ)Q二支最小=Q二支毛×0.4=0.358×0.4=0.143(ｍ３／ｓ)Q三支最小=Q三支毛×0.4=0.561×0.4=0.224(ｍ３／ｓ)4.3.2渠道加大流量渠道加大流量是以设计流量为基础，给设计流量乘以加大系数。本次设计取加大系数1.30。Q一支加大=Q一支毛×1.35=0.378×1.35=0.51(ｍ３／ｓ)Q二支加大=Q二支毛×1.35=0.358×1.35=0.483(ｍ３／ｓ)Q三支加大=Q三支毛×1.35=0.561×1.35=0.5757(ｍ３／ｓ)4.4排水沟道的布置灌溉系统和排水系统的规划要互相参照、互相配合、统筹考虑。田湖大垸地区地面比降较均匀，灌溉渠道布置在高处，其下一级渠道是单向引出，单向灌溉。采用灌排相邻的布置形式，将排水沟布置在低处，形成灌溉渠道和排水沟并行，上灌下排。5灌溉渠道纵横断面设计5.1渠道的横断面设计5.1.1设计参数的选择5.1.1.1渠道比降i在选择比降时要尽量扩大自流灌溉的面积，同时又不要使渠道断面尺寸过大。结合灌区的地形条件和其他灌区的经验，支渠比降定为1/6000，斗渠比降定为1/5000，农渠比降定为1/3000。5.1.1.2渠道糙率n由于全灌区渠道渠床弯曲,养护一般，故n取0.0225。5.1.1.3边坡系数m根据土壤资料查表取m=1.0。5.1.2渠道断面设计(以二支为典型)5.1.2.1支渠断面尺寸的确定根据设计过水流量要求，充分考虑现有土渠现状，确定混凝土防渗后的支渠断面仍采用梯形，底宽取ｂ＝0.8米，设计水深为ｈ＝0.75米，边坡比采用ｍ＝1.0，支渠纵向比降ｉ＝1/6根据公式ω＝（ｂ＋ｍｈ）ｈＸ＝ｂ＋２ｈ（１＋ｍ2）1/2Ｒ＝ω／ΧＣ＝ｎ－１Ｒ１／６Ｑ＝ωс（Ｒｉ）１／２验算渠道过水流量式中Ｑ－渠道过水流量（m３／s）ω－过水断面面积ｍ２Ｒ－水力半径Ｃ－谢才系数ｉ－渠道比降不冲流速为:V不冲=KQ0.1,K=0.85;Q为渠道设计流量不淤流速为:V不淤=0.3～0.4

5.1.2.1.1一支渠断面设计表5-1bhwxrcqvb/h0.81.001.803.630.5039.540.650.360.80.80.891.503.320.4538.960.510.340.90.80.861.433.230.4438.780.480.330.930.80.771.212.980.4138.240.380.311.040.80.751.162.920.4038.120.360.311.070.80.600.842.500.3437.060.230.281.330.80.480.612.160.2836.050.150.251.670.80.460.582.100.2835.860.140.241.740.80.350.401.790.2234.660.090.212.290.80.200.201.370.1532.270.030.164Q-h关系曲线(b=0.8米Q-h关系曲线(b=0.8米)0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.001.100.000.200.400.60流量水位一支渠断面设计参数表表5-2Q设计V不冲V不淤V设计hQ最大Q最小h最大h最小一支渠0.3780.770.3-0.40.310.770.510.1510.890.485.1.2.1.2二支渠断面设计表5-3bhwxrcqvb/h0.81.001.803.630.5039.540.650.360.80.80.891.503.320.4538.960.510.340.90.80.861.433.230.4438.780.480.330.930.80.771.212.980.4138.240.380.311.040.80.751.162.920.4038.120.360.311.070.80.600.842.500.3437.060.230.281.330.80.480.612.160.2836.050.150.251.670.80.460.582.100.2835.860.140.241.740.80.350.401.790.2234.660.090.212.29Q-h关系曲线(b=0.8米Q-h关系曲线(b=0.8米)0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.001.100.000.200.400.60流量水位二支渠断面设计参数表表5-4Q设计V不冲V不淤V设计hQ最大Q最小h最大h最小二支渠0.3580.770.3-0.40.310.750.4830.1430.860.465.1.2.1.3三支渠断面设计表5-5bhwxrcqvb/h11.012.033.860.5339.940.760.370.9910.871.633.460.4739.190.560.351.1510.851.573.400.4639.080.540.341.1810.811.453.280.4438.810.480.331.2410.721.243.040.4138.270.390.321.3910.530.812.500.3236.840.220.271.8910.440.632.240.2836.000.160.252.2710.430.612.220.2835.890.150.242.3310.350.471.990.2434.970.100.222.8610.200.241.570.1532.510.040.165.00Q-h关系曲线(b=1.0米Q-h关系曲线(b=1.0米)0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.001.100.000.200.400.60流量水位三支渠断面设计参数表表5-6Q设计V不冲V不淤V设计hQ最大Q最小h最大h最小三支渠0.5610.800.3-0.40.350.870.7570.2241.010.535.1.2.2斗渠断面尺寸的确定根据设计过水流量要求，充分考虑现有土渠现状，确定混凝土防渗后的支渠断面仍采用梯形，底宽取为ｂ＝0.5米，设计水深为ｈ＝0.59米，边坡比采用ｍ＝1.0，支渠纵向比降ｉ＝1/5000，混凝土衬砌渠道糙率取ｎ＝0.02根据公式ω＝（ｂ＋ｍｈ）ｈＸ＝ｂ＋２ｈ（１＋ｍ2）1/2Ｒ＝ω／ΧＣ＝ｎ－１Ｒ１／６Ｑ＝ωс（Ｒｉ）１／２验算渠道过水流量式中Ｑ－渠道过水流量（m３／s）ω－过水断面面积ｍ２Ｒ－水力半径Ｃ－谢才系数ｉ－渠道比降不冲流速为:V不冲=KQ0.1,K=0.85;Q为渠道设计流量不淤流速为:V不淤=0.3～0.4

表5-7bhwxrcqvb/h0.51.001.503.330.4538.920.550.370.500.50.951.383.190.4338.650.490.360.530.50.811.052.780.3837.800.350.330.620.50.720.882.540.3537.240.270.310.690.50.600.662.200.3036.370.190.280.830.50.590.642.170.3036.290.180.280.850.50.450.431.770.2435.060.100.241.110.50.350.301.490.2033.980.060.211.430.50.200.141.070.1331.690.020.162.50Q-h关系曲线(b=0.5米Q-h关系曲线(b=0.5米)0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.001.100.000.200.400.60流量水位斗渠断