Q灌区灌溉系统的规划设计.doc

1、第0页共26页课程设计说明书课程名称农田水利学题目名称Q灌区灌溉系统的规划设计姓名学号指导教师第1页共26页农田水利学课程设计灌区灌溉系统的任务书一、目的要求通过本设计，要求学生掌握作物灌溉制度的制定；灌水率图的绘制和修正；首部、干渠、支渠及骨干排水沟以及主要渠系建筑物规划设计；典型支渠各级渠道的设计流量及灌溉水利用系数的推求；推算其它各支渠渠首及干渠各段的设计流量；干渠纵横断面的设计，使学生初步掌握灌溉系统的规划设计内容和步骤。二、基本资料21概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165，多年平均蒸发量10

2、65MM，多年平均降水量1112MM，灌区地形图见附图。灌区人口总数约8万，劳动力19万。申溪以西属兴隆乡，以东属大胜乡。根据农业规划，界荣山上以林、牧、副业为主，马头山以林为主，20M等高线以下则以大田作物为主，种植稻、麦、棉、豆等作物。灌区上游土质属重粘壤土，下游龙尾河一带属中粘壤土。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，表土属重粘壤土，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边岩石遍布地表。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，遇暴雨时易暴发洪水，近年来

3、已在各沟、溪上游修建多处小型水库，山洪已基本得到控制，对灌区无威胁。灌区为马清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502M，正常水位430M，兴利库容121380M,总库容231380M。马清河灌区拟在该水库下游AA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。AA断面处河底高程30M，砂、卵石覆盖层厚25M，下为基岩，河道比降1/100，河底宽82M，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。22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（80CM

4、第2页共26页口径蒸发皿）及降水量见表1及表2。表1设计年蒸发量统计月份4567蒸发量（MM）975118014371749月份891011蒸发量（MM）196514471011756表2设计年降水量统计日月份45678910176462127174185334198492055312108648792878628582591911036112521121964137523141211919151001660483532817251813191620431261221181852221106492253623141074524354742562第3页共26页262271128153729307

5、73136月计72910910784052503810423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3。表3作物种植比例作物旱稻中稻双季晚稻棉花种植比例（）50284517根据该地区灌溉试验站观测资料，设计年（1972）早稻及棉花的基本观测数据如表4及表5所示；中稻及晚稻的丰产灌溉制度列于表6。表4早稻试验基本数据生育阶段复苗分蘖前分蘖后孕穗抽穗乳熟黄熟全生育期起止日期（日/月）25/44/55/514/515/51/62/616/617/630/61/711/712/720/725/420/7天数101018151411987模比系数（）7818252113

6、8100田间允许水层深（MM）1030501040802050902050100205090104050湿润渗透强度（MM/D）13131313131313注全生育期需水系数A10。表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）21/416/617/628/729/726/827/86/1121/46/11模比系数（）18302428100地下水补给量占作物需水量的（）10202225第4页共26页计划湿润层深（M）04050506060707注计划产量120KG；需水系数K267M3/KG；土壤空隙率为48（占土体的）；土壤适宜含水率上限为88，下限为61

7、6（占空隙）；田间最大持水率为88（占空隙）；播种时，计划层土壤储水量为102M3/亩。三、设计内容31根据基本资料用水量平衡法（列表计算）制定早稻及棉花的灌溉制度，建议编程计算或利用EXCEL计算。32根据所制定的早稻及棉花的灌溉制度以及表6所给出的中稻及双季晚稻的灌溉制度资料，编制全灌区的灌水率图，并进行修正，使其符合要求。在制定灌水率图时，建议采用的一次灌水延续时间如下早、中稻泡田812昼夜；双季晚稻泡田57昼夜；各类水稻生育内一次灌水的延续时间35昼夜。棉花生育期内一次灌水延续时间510昼夜。表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（3M/亩）

8、灌水次序灌水时间（日/月）灌水定额（3M/亩）1（泡田）7/5751（泡田）21/770226/525227/71534/62531/825410/63047/825520/630512/82562/730623/83078/730727/830814/730831/830922/73096/9301029/7251012/9301110/8201119/9301230/920灌溉定额350（3M/亩）灌溉定额360（3M/亩）附注早稻泡田日期为4月13日，定额为80M3/亩。33确定渠首枢纽的位置及形式。在1/25000地形图上布置引水干渠、支渠，以及主要渠系第5页共26页建筑物。在灌区中部

9、选择一条支渠布置斗、农级渠道。34推算典型支渠各级渠道的设计流量及灌溉水利用系数田间水利用系数取092；推算其它各支渠渠首及干渠各段的设计流量。35设计干渠各段的纵横断面及典型支渠纵横断面，干、支渠采用浆砌石衬砌梯形断面。36设计典型斗渠和典型农渠横断面，斗、农渠采用混凝土衬砌矩形断面。四、设计成果41设计说明书2030页（手写，字体工整）。要求说明设计的步骤、依据的理论、采用的公式或方法，必要时将计算成果列入表格设计说明书中包括早稻及棉花的灌溉制度相关图表，修正前后的灌水率图。42设计图纸包括灌溉系统规划布置图。干渠纵、横断面图，以及支、斗、农渠横断面图（共2张，均为A3图幅、CAD绘图）。

10、第6页共26页Q灌区灌溉系统的规划设计计算书一、早稻的灌溉制度制定1、先求出水稻全生育期的需水量月份月天数生育期所占天数月蒸发量（MM）日蒸发量（MM）蒸发量（MM）4月306975325195005月31311183806451180006月303014374791437007月31201749564194112839394039ETE0水稻全生育期需水量计算表日蒸发量月总蒸发量天数算出每个月份占生育期的天数，再由某月的日蒸发量和某月占生育期的天数的乘积，得到全生育期在某月的蒸发量，然后再把各个月份在生育期的蒸发量相加既得整个生育期的蒸发量，由全生育的蒸发量乘以全生育期需水系数既得全生育期的

11、需水量。2、求出水稻的日耗水量各生育阶段的作物需水量为1100IIETKET阶段需水量日需水量阶段天数日耗水量日需水量日渗漏量第7页共26页3、确定水稻的灌溉制度Q灌区设计年早稻生育期灌溉制度计算表单位MM日期生育期设计淹灌水层逐日耗水量逐日降雨淹灌水层变化灌水量排水量月日（1）23456784242025复苗1030504115902611802727720028152510292103016905112802287200334280492506595分蘖前104080451246706795010728574108696096510生育阶段复苗分蘖前分蘖后孕穗抽穗乳熟黄熟全生育期起止日期日

12、/月25/44/55/514/515/51/62/616/617/630/61/711/712/720/725/420/7天数101018151411987全生育期需水量MM摸比系数78182521138100需水量MM27583315237092798510827485122531523394039日需水量MM2758315239406567591146573503日渗漏量MM1300130013001300130013001300日耗水量41455279726048463900田间允许水深MM1030501040802050902050100205090104050湿润日耗水量计算表394

13、039第8页共26页10606011255860126460501356014515015分蘖后205090524630166471017245664018612019560205080214560221065102310756502451302546102640902711368028373530293010302490314973006144502孕穗20501007917454031948044010532206243074643008385093060102270114983501241901334014192801520101647235017抽穗205090724001832801

14、9256020484300214120第9页共26页2249283202376024354901422582802615771027699028627029555030483071乳熟1040506423023630330304243051830612307363300830309243010183011123012黄熟湿润481314151016411718192046493073230801（未包括黄熟期耗水）校核HDMPWCH始末2030738012304649123MM与7月11号淹灌水层相符，计算无误。灌溉制度如下表第10页共26页Q灌区设计年早稻生育期设计灌溉制度表灌水次数灌水日期

15、灌水定额MMM3/亩1泡田4月13日1057024月27日20133335月2日20133345月31日30200056月7日30200066月11日35233376月16日35233386月20日30200097月7日302000灌溉定额33522333二、棉花的灌溉制度制定1、先统计有效降雨量有效降雨为PP0。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09；当一次降雨大于50MM时，取为075。由此可得入渗的有效降雨量如下表棉花有效降雨量统计生育阶段月份旬起止日期P0MMM3/亩幼苗期4下旬

16、4214304773185上旬515109975665中旬51152035462364下旬521531191712786上旬6161017371158中旬61161600现蕾期下旬617630761450767上旬7171000中旬7117201269846下旬72172823131542开花结铃期8上旬72981019891326中旬8118201278852下旬82182600吐絮期9上旬827910657438中旬91192000第11页共26页下旬9219301989132610上旬101101043472898中旬1011102039872658下旬1021103155837211上

17、旬111116002、确定棉花的灌溉制度棉花全生育期的需水量为32671203204/ETKYM亩即其各生育阶段的需水量为ETKETII各生育阶段地下水补给量为IIIETK由于计划湿润层增加而增加的水量2166750TIWHHN，（取为）求出各个阶段每日的需水量，地下水补给量，由于计划湿润层增加而增加的水量，再乘以各个旬的天数，得到各旬的量。再以旬为单位进行灌溉制度的计算。计划湿润层的最大、最小蓄水量MINMINMAXMAX667667IINHWNHW棉花各个生育阶段耗水量计算表3（单位M/亩）生育阶段幼苗期现蕾期开花结铃期吐蕾期全生育期起止日期21/416/617/628/729/726/8

18、27/86/1121/46/11天数57422972200总需水量ET3204模比系数18302428100阶段需水量57672961276896897123204每日需水量1012228926521246地下水补给量占作物需水量的（）10202225地下水补给量5767192241691722428每日地下水补给量0101045805830312计划湿润层深（M）04050506060707第12页共26页计划湿润层增加而增加的水量WT16008160081600816008每天增加的水量0281038105520222自作物生长初期土壤计划湿润层储水量W0，逐旬减去（ETWTK），当遇有降

19、雨时再加上降雨入渗量P0，既得计划湿润层实际储水量（W）。当W接近于WMIN时，即进行灌水。灌水定额大小要适当，不应使灌水后土壤储水量大于WMAX。如此继续进行就得全生育期的各次灌水定额、灌水时间和灌水次数。第13页共26页Q灌区设计年棉花生育期灌溉制度计算表生育期日期日期天数计划湿润层储水量上限（M3/亩）储水量下限（M3/亩）消耗降雨实际储水量（M3/亩）灌水量（M3/亩）排水量（M3/亩）逐旬需水量ET（M3/亩）计划湿润层增加而获得的水量WT（M3/亩）地下水补给量K（M3/亩）净消耗量ETWTK（M3/亩）逐旬有效降雨（MM）逐旬有效降雨（M3/亩）月旬2（1）34567891011

20、121314播前42004102000幼苗期4下旬42143010051408709860910122811016347731898880000005上旬51510101012281101639975665140870018210中旬5115201010122811016335462364140870017340下旬5215311111132309111116931917127814087005850第14页共26页6上旬61610101012281101631737115814087005280中旬61161666072168606063780013709000000现蕾期下旬6176301

21、406169044118331320465334641220376145076167550000007上旬717101022893814581450015305000000中旬711720102289381458145126984614701000000下旬721728818312304836641162313154215083000000开花结铃期8上旬72981013071972191380533447667867579201111989132614397900000中旬81182010265252258315471278852197030600000下旬82182661591231323

22、49892820018774800000吐絮期9上旬82791015071972191380531869333468106865743818144800000中旬9119201012462223127120017432800000下旬921930101246222312712198913261804680000010上旬10110101012462223127124347289819721905109第15页共26页中旬1011102010124622231271239872658197219019460下旬1021103111137062442343278325583721931070000

23、011上旬111116674761332187242720018883500000合计192937291026071249第16页共26页Q灌区设计年棉花生育期设计灌溉制度表灌水次数灌水日期灌水定额MMM3/亩1播前灌4月20日1604107028月11日90006000灌溉定额106047070三、灌水率的计算始终中间日1泡田704月13日4月24日4月19日12041213334月27日4月30日4月29日4023313335月2日5月5日5月4日4023420005月31日6月4日6月2日5028520006月7日6月10日6月9日4035623336月11日6月15日6月13日5032

24、723336月16日6月19日6月18日4041820006月20日6月24日6月22日5028920007月7日7月11日7月9日50281（泡田）505月7日5月18日5月13日120142255月26日5月29日5月28日40223256月4日6月7日6月6日40224256月10日6月13日6月12日40225306月20日6月24日6月22日50216307月2日7月6日7月4日50217307月8日7月12日7月10日50218307月14日7月18日7月16日50219307月22日7月26日7月24日502110257月29日8月1日7月31日4022112010月8日10月1

25、1日10月10日40171（泡田）507月19日7月28日7月24日100292157月27日7月29日7月28日30293258月1日8月4日8月3日40364208月7日8月10日8月9日40295308月12日8月16日8月14日50356308月23日8月27日8月25日50357308月27日8月31日8月29日50358308月31日9月4日9月2日50359309月6日9月10日9月8日503510309月12日9月16日9月14日503511309月19日9月23日9月21日503512209月30日10月3日10月2日40291播前灌10704月16日4月20日4月18日50

26、05260008月11日8月20日8月16日1001420早稻中稻双季晚稻棉花灌水率计算表603050灌水率M3/S万亩作物作物所占面积（）灌水次数灌水定额（M3/亩）灌溉时间灌水延续时间（D）第17页共26页得出修正前的灌水率图得出修正后的灌水率图第18页共26页四、灌溉渠系规划布置本灌区灌溉渠道分为干、支、斗、农四级固定渠道。本灌区属山区、丘陵区灌区。渠道布置如附图所示。第三支渠灌溉面积适中，可作为典型支渠，该支渠左右各有10条斗渠，斗渠长1655M。每条斗渠有8条农渠，长500M,间距200M。如图所示。1、渠道设计流量计算11确定工作制度干支渠续灌，斗、农轮灌（各分两组）。12典型支渠

27、设计流量计算灌区总面积约为12万亩，各支渠的长度及灌溉面积列入下表。渠别一支二支三支四支合计长度（KM）573535543619227灌溉面积（万亩）17334312（1）计算农渠的设计流量三支渠的田间净流量为333Q30515MQA设支田净支（/S）灌溉制度为干支渠续灌，斗农渠分两组轮灌，同时工作的斗渠有10条，同时工作的农渠有8条，所以，农渠的田间净流量为331500375M/SN104QQK支田净农田净去田间水利用系数F095，则农渠的净流量为第19页共26页003750039095FQQ3农田净农净（M/S）先算3支渠左侧灌溉面积的农渠，斗渠设计流量，右侧的等同于左侧，算3支渠设计流量

28、时只需由左侧算出的支渠设计流量乘以2既得。灌区土壤属于中粘壤土，查得19,04AM，可计算出农渠每公里输水损失系数M0419006961001000039AQ农净农农渠的毛流量或设计流量为MQQ3农毛农净农农（1L）0039（100696025）004（/S）（2）（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4条，所以，斗渠的净流量等于4条农渠的毛流量之和4Q4004016MQ3斗净农毛（/S）农渠分两组轮灌，各组要求斗渠供给的净流量相等。但是，第二轮灌组距斗渠进水口较远，输水损失量较多，据此要求得的斗渠毛流量较大，因此，以第二轮灌组灌水时需要的斗渠毛流量作为斗渠的设计流量。斗渠的平

29、均工作长度为11KML斗斗渠每公里输水损失系数为M041900395100100016AQ斗斗净斗渠的毛流量或设计流量为11MQQ3斗毛斗斗斗净（1L）016（100395）0167（/S）（3）计算三支渠的设计流量斗渠也是分两组轮灌，以第二轮灌组要求的支渠毛流量作为支渠的设计流量。支渠的平均工作长度为335KML支支渠的净流量为10Q10016681668MQ3斗毛3支净（/S）支渠每公里输水损失系数为3M0419001551001001668AQ支3支净支渠的毛流量为35MQQ33支毛3支净3支3支（1L）1668（100155）176（/S）2、计算3支渠的灌溉水利用系数33315085

30、176QQ支田净支水支毛第20页共26页3、计算一，二、四支渠的设计流量（1）计算一，二、四支渠的田间净流量1MQ3支田净1705085/S2MQ3支田净30515/S4MQ3支田净4305215/S（2）计算一，二、四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。11308510M085QQ3支田净支毛支水（/S）22315176M085QQ3支田净支毛支水（/S）443215253M085QQ3支田净支毛支水（/S）4、推求干渠各段的设计流量（1）CD段的设计流量4Q253MCDQ3净支毛（/S）M041900131100100253CDAQC

31、D净3816MCDQQ3CDCD毛CD净（1L）253（100131）266（/S）（2）BC段的设计流量3QQ266176442MCDQ3毛BC净支毛（/S）M041900105100100442BCAQBC净3474MBCQQ3BCBC毛BC净（1L）442（100105）458（/S）（2）AB段的设计流量2QQ458176634MBCQ3毛AB净支毛（/S）M041900091100100634ABAQAB净36MABQQ3ABAB毛AB净（1L）634（100091）655（/S）（3）OA段的设计流量第21页共26页1QQ65510755MABQ3毛OA净支毛（/S）M041900

32、085100100755OAAQOA净44MOAOAQQ3OA毛OA净（1L）755（100085）783（/S）灌溉渠道的断面设计干渠可采用粗糙的混凝土抹面护面，N0017。1、求OA段的横断面由渠道布置图可以得到渠道比降1I00011000，125M。采用梯形渠道的水力最优断面水深为3/82118921MDNQHMI3/8200177831189159M2112512500012021M0702M渠道设计底宽为0111MDDBH断面面积为2DH111125159159491MDDABMH流速为783160M/S491QVA不冲流速为CS25/S,CSVMVV为了防止渠道长草，影响输水能力，

33、对渠道的最小流速仍有一定的限制，通常要求大型渠道的平均流速不小于05M/S，小型渠道的平均流速不小于03到04M/S，所以满足要求。所以干渠OA段的设计断面尺寸为159,111DHMBM再求加大水深JH加大流量为JDQJQ而设计流量为783M/S,所以J120125取125。所以125783979M/SJDQJQ渠道底宽已经确定，所以可以试算求出加大水深3176M/SJH第22页共26页安全超高J11H0217602064M44H堤顶宽度为JH0317603206MD干渠AB，BC，CD段都采用梯形水力最优断面计算,算法和OA段一样，其结果列如下表渠段QM3/S渠道比降IBM设计水深DHM加大

34、水深JH（M）安全超高HM堤顶宽度D（M）设计流速VM/SOA7830001111159176064206160AB65500015096137152058182178BC45800016083119134054164166CD26600007079113127052157106经校核皆满足CS05/25/CDVMSVVMS，说明以上尺寸都满足要求。为了满足自流灌溉的要求，各级渠道入口处都应具有足够的水位。LIHAH进0式中进H渠道进水口处的设计水位，M；0A渠道灌溉范围内控制点的地面高程，M；H控制点地面与附近末级固定渠道设计水位的高差，取01M；L渠道的长度，M；I渠道的比降；水流通过渠系建筑物的水头损失（M），可查表。A对于干渠020AMMH104400000136000001534740001638160000718MLI01015201307M所以020011807388HAHLIM进横断面形式如下图所示第23页共26页第24页共26页第25页共26页