M灌區(qū)農田灌溉規(guī)劃設計

1、水利電力職業(yè)技術學院M灌區(qū)灌溉排水系統(tǒng)的規(guī)劃設計班級:14水利2班學號：140321206目錄TOC o 1-5 h z第一章基本資料1第一節(jié)自然地理條件1 HYPERLINK l bookmark2 一、地理位置及圍1二、地形地貌1三、水文1四、氣象1五、土壤1六、水文地質1 HYPERLINK l bookmark4 第二節(jié)社會經(jīng)濟條件2一、工農業(yè)生產情況2二、自然災害2三、現(xiàn)有水利工程情況2四、灌區(qū)開發(fā)要求2 HYPERLINK l bookmark6 第三節(jié)灌溉排水設計依據(jù)的資料3第四節(jié)灌水率設計資料4第五節(jié)排水模數(shù)計算資料4第六節(jié)田間水利用系數(shù)4第二章農作物灌溉制度設計5第一節(jié)作物需

2、水量的計算5第二節(jié)有效降雨量5第三節(jié)計算定額5 HYPERLINK l bookmark20 第四節(jié)灌水率6第三章灌區(qū)總體規(guī)劃布置10一、灌區(qū)總體規(guī)劃布置原則10二、總體規(guī)劃設計指標10第四章灌溉渠道流量的計算11 HYPERLINK l bookmark24 一、計算農渠的設計流量11 HYPERLINK l bookmark42 二、計算斗渠的設計流量12 HYPERLINK l bookmark52 三、計算支渠的設計流量12四、推求干渠的設計流量13五、渠道最小流量的計算14六、渠道最大流量的計算14第五章干渠渠道斷面設計15第六章渠道縱斷面設計19附圖第一章基本資料第一節(jié)自然地理條件

3、地理位置及圍M灌區(qū)位于我國北方某地。灌區(qū)圍西起鐵路，東至精深公路，南臨c河，北連F河?？偯娣e82km2，約合12.3萬畝。M灌區(qū)地形圖見附錄I。地形地貌灌區(qū)屬山前沖積扇平原，地形平坦。總的趨勢是西南高東北低，地面坡度一般在1/1500之間。灌區(qū)東北部有一條古河床遺跡，地面上僅殘留沙丘。草橋關附近有一常年積水的湖泊草泥洼。水文C河及F河皆發(fā)源于西部山區(qū)，出山后向東穿過鐵路即進入平原。二河出山口處建有X水庫及Y水庫，并于C河沿岸修筑了堤防，基本上可控制一般洪水。經(jīng)二庫調節(jié)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。氣象M灌區(qū)屬半干旱半濕潤氣候。氣溫以7月份最高，在25C以上；1

4、月份最低，在-2C左右。無霜期220天。春季常有旱風，尤以五六月份的干熱風危害最大，風向偏南，風力可達六七級；冬季多西北風，風力最大可達八九級。多年平均降水量517.2mm，多集中在七八兩月，占全年降水量的78%，冬春雨量極少，多年平均蒸發(fā)量1357mm。干燥度2.62。土壤灌區(qū)土壤大部為中壤土，肥力中等，灌區(qū)東部有小部分鹽漬化現(xiàn)象。經(jīng)測定：灌區(qū)土壤080cm平均容重1.51t/m3，空隙率41.3%（占土體的%），田間持水率為空隙體積的75%。水文地質灌區(qū)不透水層頂板埋深為20m，含水層滲透系數(shù)K=3m/d,灌溉季節(jié)深層滲漏的灌溉水對地下水的補給強度=lmm/d。地下水等水位線大致與地面等高

5、線平行，地下水流向大致為東北方向。在古河床、九里牌與四十里鋪以西，地下水埋深在23m之間，礦化度小于lg/L；以東埋深在12m之間，有時小于1m或接近地表，礦化度在13g/L之間。地下水的補給來源在汛期是降雨，旱季是灌溉；地下水的消耗主要是蒸發(fā)。地下水動態(tài)類型為降雨（灌溉）蒸發(fā)型，主要是垂直運動。第二節(jié)社會經(jīng)濟條件工農業(yè)生產情況灌區(qū)是以糧棉為主的農業(yè)地區(qū)，主要作物有小麥（種植比占60%）、棉花（占20%）、春玉米（占20%）及夏玉米（占60%）。復種指數(shù)1.6。灌區(qū)各村鎮(zhèn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)比較發(fā)達，有紡織、成衣、糧油加工、瓷、釀酒、罐頭等輕工業(yè)；鐵路沿線及西部山區(qū)有機械制造、水泥、化肥、塑料制品、農藥

6、、冶煉和煤炭等重工業(yè)。西部山區(qū)盛產石料，C河河灘盛產砂及卵石。灌區(qū)人口較稠密，勞動力充足，建筑業(yè)熟練的技術工人較多。自然災害本地區(qū)解放前為一多災低產地區(qū)，洪、澇、旱、堿災害頻繁，農業(yè)生產水平低下，人民生活困難，貧苦農民過著糠菜半年糧的艱苦歲月。解放后，特別是在全流域進行治理之后，由于y和X兩座水庫及堤防的作用，一般洪水得到了控制，不致成災。各地亦修建了一些小型水利工程，旱澇災害已趨緩和。據(jù)解放后40年統(tǒng)計和調查，各種自然災害的情況如下：旱災：在灌區(qū)普遍存在，以春旱為主，秋旱次之，成災率在50%70%左右。澇災：在靠近鐵路的灌區(qū)西部一帶，極少發(fā)生；申部地區(qū)澇災較輕，成災率在30%50%之間；東部

7、古河床、九里牌至四十里鋪一線以東，澇災較重，成災率在40%70%左右。鹽漬化：灌區(qū)東部古河床、九里牌至四十里鋪一線以東零星分布有1萬畝輕鹽漬土，表層土壤含鹽量在0.2260.4%，作物減產10%。現(xiàn)有水利工程情況在C河及F河修建的y水庫及X水庫皆為防洪、灌溉、發(fā)電及水產等多目標綜合利用水庫，水庫興利調節(jié)按灌溉、發(fā)電要求計算，故水庫下泄流量可以滿足灌溉要求。水庫的水質良好，下泄之水無泥沙，水溫適中，含鹽量小于0.001%。y水庫放水洞最低水位（干渠渠首設計水位）為68m。灌區(qū)機井較多。灌區(qū)開發(fā)要求根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃及流域規(guī)劃，擬將本灌區(qū)建成旱澇保收，高產穩(wěn)產的糧棉生產基地。按照流域規(guī)劃的統(tǒng)一安

8、排，灌溉水源的分配方案是：X水庫提供F河以西以北的灌溉水源；y水庫提供M灌區(qū)的灌溉水源。地下水主要供各地國有工業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水、城鎮(zhèn)居民生活用水及鐵路以西高地的農田灌溉用水。灌區(qū)的機井主要供人畜飲用及零星菜地的灌溉，除特殊情況外，不用來灌溉大田。灌區(qū)開發(fā)以灌溉為主，同時解決澇漬問題；對于鹽漬化土壤采取排水改良措施，不考慮沖洗改良。表1-1冬小麥各生育階段計劃濕潤層深度及需水模系數(shù)生育階段起止日期計劃濕潤層深度（m）需水模系數(shù)的累計值（）幼苗期10.111.50.63.5分蘗期11.612.50.611.0越冬期12.63.10.614.0返青期3.24.100.60.824.0拔節(jié)期4.115

9、.10.855.0抽穗開花期5.25.170.868.0乳熟期5.186.40.886.0黃熟期6.56.160.8100.0第三節(jié)灌溉排水設計依據(jù)的資料（1）典型年（中早年）冬小麥灌溉制度設計資料。冬小麥生育期從10月1日至次年6月16日。根據(jù)試驗資料分析，當冬小麥計劃產量為300kg/畝時，相應的需水系數(shù)K=1.0m3/kg。各生育階段計劃濕潤層及需水模系數(shù)如表設1-1。土壤適宜含水率上限為田間持水率，下限為田間持水率的60%，播前灌（9月24日）以前天然土壤含水率為48%（占空隙體積%）。由于計劃濕潤層增加而增加的土體，其土壤含水量按田間持水率的90%計。設計降雨保證率采用75%，經(jīng)分析

10、設計年小麥生育期逐句有效降雨量如表1-2。表1-2典型年（中旱年）冬小麥生育期逐句有效降雨量（單位：mm）月份101112123456上旬0.516.54.513.6中旬1.32下旬22.525.031.524.0地下水利用量從偏于安全考慮，可以忽略不計。在進行播前灌的情況下，播種時土驤含水率按田間持水率的90%計。（2）典型年（中旱年）其它作物灌溉制度，可根據(jù)經(jīng)驗擬定，如表設3所示表1-3典型年（中旱年）棉花、玉米的灌溉制度作物名稱生育期灌水次序生育階段灌水中間日灌水定額（m3/畝）棉花4月10日10月30日1播前3月20日602現(xiàn)蕾期6月25日403開花結鈴期7月13日45夏玉米春玉米1拔

11、節(jié)期7月2日402抽穗期7月20日403灌漿期8月8日301冬灌(儲水)11月20日602拔節(jié)期5月17日453抽穗期6月24日454灌漿期7月25日454月15日8月10日6月17日9月15日第四節(jié)灌水率設計資料主要作物各次灌水的灌水延續(xù)時間大致如下(可供參考)。小麥：播前灌1020晝夜，拔節(jié)后灌水1015晝夜。棉花：苗期、花鈴期灌812晝夜，吐絮期灌815晝夜。玉米：拔節(jié)、抽穗期灌1015晝夜，開花期灌813晝夜。第五節(jié)排水模數(shù)計算資料按地區(qū)排模經(jīng)驗公式計算最大排模Q=0.041R0.93F-0.33m3/(skm2)max設計暴雨采用10年一遇最大1日暴雨147mm。從暴雨推求徑流深R的

12、方法可參看習題9-2的附錄。按平均排除法計算地面平均排模時，耐淹歷時取1晝夜。地下排模取0.03m3/(skm2)。第六節(jié)田間水利用系數(shù)n，可取0.95。田第二章農作物灌溉制度設計第一節(jié)作物需水量的計算以產量為參數(shù)的需水量系數(shù)法進行直接計算：研究資料可知當冬小麥計劃產量為300kg/畝，相應的需水系數(shù)K=lm3/kg則得ET=KY=1X300再根據(jù)表設1的冬小麥各生育期的需水模系數(shù)的累計值求出各生育期的需水量計算過程如下：ET=KETii幼苗期：ET=3.5%X300=10.5m3/畝1分蘗期：ET=(11%-3.5%)X300=22.5m3/畝2越冬期：ET=(14%-11%)X300=9m

13、3/畝3返青期：ET=(24%-14%)X300=30m3/畝4拔節(jié)期：ET=(55%-24%)X300=93m3/畝5抽穗開花期：ET=(68%-55%)X300=39m3/畝6乳熟期：ET=(86%-68%)X300=54m3/畝7黃熟期：ET=(100%-86%)X300=42m3/畝8第二節(jié)有效降雨量由資料可知典型年(中旱年)冬小麥生育期逐句有效降雨量數(shù)據(jù)，即可按平均計算配到各個生育期。例：幼苗期(10.111.5)的有效降雨量P二05x10 x5二2.5(m3/hm)010以此可計算其它時期的有效降雨量，計算結果見表2-1第三節(jié)計算定額根據(jù)資料可知灌區(qū)土壤的平均容重為1.51t/m3

14、,空隙率41.3%(占土體的),田間持水率為空隙體積的75%，而土壤適宜含水率上限為田間持水率，下限為田間持水率的60%,播前灌以前天然土壤含水率為48%。根據(jù)旱作物灌溉制度的制定原理分別計算冬小麥播前灌水定額M和各生育0期的灌溉定額M,計算過程如下：i播前灌水定額M二104yH（一）1maxmax二104x1.51x0.6x41.3%x（75%-48%）二1010.28（m3/hm2）各生育期灌溉定額：M=ET-P-W-(W-W)20k0S其中地下水利用量從偏安全考慮，忽略不計。則，幼苗期：3=75%X41.3%X90%=27.88%max3=75%X41.3%X94%=26.17%sM=E

15、T-P-W-(W-W)20k0S=10.5x152.50-104xl.51x0.6x(27.88%26.17%)=o(m3/hm2)表2-1各生育期的灌溉定額計算表計劃濕潤各生育階各生育階段H深度土壤話宜H深度播前各生育期生育階段層段需水量有效降雨量土壤田間持水含水率土壤平均含灌溉定額深度（占田間持水水率3S(m3/hm2)(m3/hm2)率3(m)max率）幼苗期0.6157.52.527.88%94%26.17%0分蘗期0.6337.58526.17%89%23.38%0越冬期0.6135140.723.38%100%23.44%0返青期0.60.845022523.44%92%21.58

16、%708拔節(jié)期0.8139525027.88%94%12.10%1905抽穗開花期0.8585026.17%100%26.06%365乳熟期0.8810369.426.06%86%22.41%0黃熟期0.863081.618.59%96%17.87%462第四節(jié)灌水率根據(jù)公式qikamiik-864Tik可計算各作物的各次灌水率，計算過程見表2-2、表2-3，而灌水率圖見圖2-1、圖2-2。表2-2各作物各生育期的灌水率（修改前）灌漿期表2-3各作物各生育期的灌水率（修改后）3抽穗期10454灌漿期1245第三章灌區(qū)總體規(guī)劃布置一、灌區(qū)總體規(guī)劃布置原則對于平原區(qū)灌區(qū)的干、支渠大位于河流中、下地

17、區(qū)的沖擊平原，地勢平坦開闊，耕地集中連片。山前洪積沖積扇，地面坡度較大外，也具有平原地區(qū)的其他特征。這類干渠多沿等高線布置，支渠垂直等高線布置。干渠布置在灌區(qū)的較高地帶以便自流控制較大的灌溉面積，其他各級渠道亦應該布置在各自控制圍的較高地帶。為了使工程量和工程費用最小，一般來說，渠線應盡可能短直，以減少占地和工程量。灌溉渠道的位置應參照行政區(qū)劃確定，進可能使各用水單位都有獨立的用水渠道，以利于管理。斗、農渠的布置要滿足機耕要求。渠道線路要直，上、下級渠道進可能垂直，斗、弄渠的間距要有利于機械耕作。要考慮綜合利用。實現(xiàn)農業(yè)灌溉渠道與其他農田水利工程的結合，以便發(fā)揮最大的效率。灌溉渠系布置應和土地

18、利用規(guī)劃(如耕作區(qū)、道路、林帶居民點等規(guī)劃)相配合，以提高土地利用率，方便生產和生活。二、總體規(guī)劃設計指標政策法規(guī)中國人民國水法規(guī)標準灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)(GB/T213032007)農田水利規(guī)劃導則(SL4622012)節(jié)水灌溉工程技術規(guī)(GB/T503632006)節(jié)水灌溉工程驗收規(guī)(GB/T507692012)灌溉用水定額編制導則(GB/T294042012)省主要農作物灌溉定額(DB37/T16402010)灌溉排水渠系設計規(guī)(SDJ12784)灌區(qū)總體規(guī)劃布置M灌區(qū)總灌溉面積A凈=10萬畝，灌區(qū)有一條長18KM的干渠，干渠上有6條支渠，均為防滲襯砌渠。灌水是，干、支渠全部實行續(xù)灌各支渠

19、控制的凈灌溉面積分別為：Al、A2皆是1萬畝；A3、A4皆是1.75萬畝；A5、A6皆是2.25萬畝典型支渠為六支渠，支渠上有4條斗渠，每條斗渠上有4條農渠，兩斗渠之間的間距為1000，農渠的間距300m，長500m。斗、農渠實行輪灌，斗、農渠各分兩個輪灌組。干渠渠線高程見下表：干渠渠線高程表樁號0+0001+0002+0003+0004+0005+0006+0007+000地面咼程70.067.063.059.056.556.055.555.0說明干渠首樁號8+3009+40010+70012+00013+00014+80016+60018+000地面咼程54.554.053.553.052

20、.552.051.551.0說明第四章灌溉渠道流量的計算一、計算農渠的設計流量Q6支田亠支心設=2-25X0-26=0-585m3/s現(xiàn)假設斗渠，農渠分兩組輪灌，同時工作的斗渠有2條，同時工作的農渠有2條，所以農渠的田間凈流量為：農田凈16支田凈nxK而n=0.95，則農渠的凈流量為:農凈1二農田凈10.146250.95=0.15(m3/s)又因為A=1.9,m=0.4則:Ab=農1Qm農凈11.9100 xO.1539o.4=4.02所以：Q=Q(1+&L/100)農毛1農凈1農農=0.14625x(1+4.0161x0.5/100)=0.16(m3/s)二、計算斗渠的設計流量因為一條斗渠

21、同時工作的農渠有2條，所以斗渠的凈流量等于2條農渠的毛流量之和。Q斗凈i=2X0.157=0.314(m3/s)農渠分兩組輪灌，各組要求斗渠供給的凈流量相等。但是，第二輪輪灌距斗渠進水口較遠，輸水損失水量較多，據(jù)此求得的斗渠毛流量較大，因此，以第二輪輪灌灌水時需要的斗渠毛流量作為斗渠的設計流量。斗渠的平均長度為L斗=0.5km。斗渠每公里輸水損失系數(shù)為：3.02A1.9Q斗Qm0.3140.4斗凈1所以：QQ(1+QL/100)斗毛斗凈斗斗0.314x(1+3.02x0.7/100)0.32(m3/s)三、計算六支渠的設計流量斗渠也是分組輪灌，以第二輪灌要求的支渠毛流量作為支渠的設計流量。支渠

22、的平均工作長度L=1.5km。支Q=2XQ=2X0.32=0.64(ms/s)支凈斗毛A1.9Q二則：支Qm支凈2.270.640.4Q=Q(1+bL/100)支毛支凈支支=0.64x(l+2.27x3.1/100)=0.69(m3/s)四、推求干渠的設計流量計算一、二、三、四、五支渠的設計流量六支n=Q/Q=0.585/0.687=0.85Q二AXq/n六支六支田凈六支毛支毛Q=lX0.26/0.852=0.31m3/s一支毛Q=1X0.26/0.852=0.31m3/s二支毛Q=1.75X0.26/0.852=0.53m3/s三支毛Q=1.75X0.26/0.852=0.53m3/s四支毛

23、Q=1X0.26/0.852=0.69m3/s五支毛CD段的設計流量Q=Q+Q=0.69X2=1.54m3/sCD凈五支毛六支毛=A/(Q0.4)=1.9/(1.540.4)=1.6CDCD凈Q=QXXL/100=1.54X1.6X6/100=0.15m3/s損CD凈CDCDQ=Q+Q=1.54+0.15=1.69m3/sCD毛CD凈損BC段的設計流量Q=Q+Q+Q=0.54X2+1.69=2.74m3/sBC凈三支毛四支毛CD毛0二A/(Q0.4)=1.9/(2.740.4)=1.27CDBC凈Q=QXoXL/100=2.74X1.27X6/100=0.21m3/s損BC凈BCBCQ=Q+Q

24、=2.74+0.21=2.96m3/sBC毛BC凈損AB段的設計流量Q=Q+Q+Q=0.31X2+2.96=3.58m3/sAB凈一支毛二支毛BC毛0=A/(Q0.4)=1.9/(3.580.4)=1.14ABAB凈Q=QX0XL/100=3.58X1.14X6/100=0.24m3/s損AB凈ABABQ=Q+Q=3.58+0.24=3.82m3/sAB毛AB凈損五、渠道最小流量的計算以修正灌水模數(shù)圖上的最小灌水模數(shù)值作為計算渠道最小流量的依據(jù)，計算的方法和步驟和設計流量的計算方法相同，由上述方法計得：對于同一條渠道，其設計流量Q與最小流量Q最小相差不要過大以防止在用水過程中出現(xiàn)水位不夠而產生

25、用水困難，以渠道的最小流量不低于渠道的設計流量的40%為宜。Q=1.05m3/sminCDQ=1.46m3/sminBCQ=1.77m3/sminAB此處Q/Q=0.463，滿足要求。minABAB六、渠道加大流量的推算渠道加大流量的計算以設計流量為基礎。給設計流量乘以加大百分數(shù)。因為設計流量在lm?/s5m?/s，取加大百分數(shù)為25%。所以：Q=1.69X0.25=2.11m3/smaxCDQ=2.96X0.25=3.70m3/smaxBCQ=3.82X0.25=4.77m3/smaxAB綜合數(shù)據(jù)得出干渠各段設計流量表：干渠各段設計流量表樁號設計流量(m/s)起止正常最小最大0+0006+0

26、003.821.774.776+00012+0002.961.463.7012+00018+0001.691.052.11第五章干渠的橫斷面設計初定渠道形狀為梯形，渠道防滲襯砌采用混凝土襯砌，邊坡m=1,糙率n=0.014；底寬b=2m,(0+0006+000)段坡降取i=1/500,(6+00012+000和12+000-18+000)兩段坡降都取i=1/2500。由QAC挾可得渠道的斷面面積，計算過程見下表。運用的公式如下：干渠( +0006+000)各水深試算表b(m)h(m)A(m2)x(m)R(m)C(m0.5/s)Q設計(m2/s)校核流量(m2/s)v不淤20.993.475.5

27、80.6241.051.770.00130.440.21.104.025.970.6741.612.170.432821.204.566.330.7242.082.580.325721.305.146.690.7742.533.030.207921.405.747.050.8142.953.520.079121.466.107.260.8443.183.820.00070.510.21.607.047.770.9143.724.630.212821.627.207.850.9243.804.770.00050.540.查書本P79表4-17取K不沖流速系數(shù)等于0.62(中黏壤土)，V不沖=KQ

28、0i=062X3820.i=卩不,CJR43.18xJ0.84=0.51m/svQ/A3.82/6.100.63m/s設計0.51m/s流速滿足條件，該斷面橫斷面圖見橫v0.71m/sv0.63m/sv不沖設不淤干渠( +00012+000)各水深試算表b(m)h(m)A(m2)x(m)R(m)C(m0.5/s)Q設計(m2/s)校核流量(m2/s)v不淤20.903.025.240.5740.531.460.00330.4221.104.025.970.6741.612.170.432821.204.566.330.7242.082.580.325721.295.056.630.7642.472.960.00140.4921.405.747.050.8142.953.520.079121.445.967.170.8343.093.700.00000.51查書本P79表4-17取K不沖流速系數(shù)等于0.62(中黏壤土)，V不沖=KQ0.1=062X2960.1=v=CJR=42.47x.j0：76=0.49m/s不淤v=Q/A=2.96/5.05=0.59m/s設計V不沖二0.69m/S卩設二0.59