1、1 太白县水利工程规划设计 内容摘要： 该设计是宝鸡市太白县的一个水利工程规划，本次设计主要是嵩谷堆灌区渠 道的规划设计，该设计的主要内容是通过根据灌区的面积、主要作物、确定出灌 水定额和灌水率、各干渠、斗渠的设计流量。然后根据灌区的地形情况合理的布 置干渠、支渠、和渠道建筑物。使灌区水源得到合理有效的利用的目的。 The design of the Baoji City Taibai of water conservancy project planning. The design is the main irrigation channels Opens Mining planning,
2、the design is the major content through the area under irrigation, the main crops, determine irrigation quota and irrigation rate of the channel, and Lateral Canals in the design flow. According to the topography of the irrigation reasonable layout main canals, branch canals, channels and buildings.
3、 So that irrigation water to be rational and efficient use of purpose. 关键词： 农作物的灌溉制度、 作物用水量、 灌水定额、 灌水率、 渠道建筑物、 2 引言: 规划设计原则： 该项目在水利工程规划设计中将遵循以下原则： 3 从指导思想上，将遵循资源开发利用与保护并重，兴利与除害相结合的原则； 技术方案与社会经济发展要求和水平相适应原则； 工程标准适度超前原则； 因地制宜，高效务实原则； 建设节水型项目原则； 实现山、水、田、林、路统筹兼顾，综合治理原则； 技术方案先进、可行，运行安全、可靠，经济合理原则； 并以建设社会主
4、义新农村，提高农业生产力水平和农村现代化、水利化水平，促进农村 社会经济全面发展为目标，实现项目区经济、社会和自然和谐、可持续发展。 3.2 水利工程概况 太白县位于秦岭西部，宝鸡市东南，因秦岭主峰太白山在其境内而得名。全县辖 5 镇 3 乡，66 个行政村，面积 2780 平方公里，总人口 5.2 万。全县横跨黄河、长江两大流域，北连 秦川，南通巴蜀，为川陕之要冲，地理位置十分优越。自然风光、民情风俗和地方方言等既 有关中风情，又具巴蜀特色。 气候独特多变。秦岭是我国南北水域的分界线，县内气温差 别显著，自古有“ 山前桃花山后雪 ”之说，太白县境内既有江南秀色，又有北国风光。 “太白积 雪六
5、月天”更是著名的关中八景之一。县内年平均气温 7.7，降水量 800mm，无霜期 158 天， 长冬无夏，春秋相连，因而，气候温和湿润，兼有大陆性季风气候和高山气候的特征。成为 反季节和无公害精细蔬菜的适生地。夏季气候多雨湿润，凉爽宜人，有“天然空调城” 的美称， 是观光旅游，避暑度假的天然胜地。白蔬菜种植的历史比较长，八十年代就是全省蔬菜补淡 基地，蔬菜产业也是太白农民增收的主导产业。2006 年，全县种植绿色无公害蔬菜 7 万亩， 种类 80 多个，年产量 18 万吨。注册了“太白山” 牌绿色蔬菜品牌，并通过国家绿色 A 级认证， 培育了绿农、从玉等蔬菜产业化龙头企业，有力的促进了全县蔬菜
6、标准化生产和产业化进程， 蔬菜远销欧洲、北美、东南亚等国际市场和长江以南各大、中城市，先后被命名为“全国无公 害农产品生产示范基地县”、 “全国农产品标准化生产综合示范区 ”、 “国家农产品出口创汇示范 基地”、 “全国第五批农产品标准化生产基地县 ”和“陕西省无公害农产品生产基地县 ”、 “陕西高 校蔬菜直供基地” 。 陕西省太白县咀头镇土地整理项目区总土地面积 671.32 公顷，基本农田整理规模 574.99 公顷，灌溉控制面积 亩。项目区灌溉水源为石沟河、龟川河、北沟、蒿谷堆沟和金长河 为水源。根据水源条件，项目区的分布情况和自然地形条件，将项目区分为石沟河灌溉区、 4 龟川河灌溉区、
7、拐李村灌溉区、蒿谷堆灌溉区、上河沟灌溉区、北沟灌溉区六个灌溉分区， 除龟川河灌溉分区斗 3 和北沟灌溉分区（东片）斗 2 需建泵站提水灌溉外，其它各灌区均采用 渠道输水自流灌溉的灌溉方式。泵站拟建于龟川河灌溉分区干渠 K+ 处，坐标为 x ， y 。石沟河分区根据可研报告计划从石沟水电站尾水，通过管道引水至项目区进干渠。龟川河 分区拟采用无坝引水方式引水，根据河道情况、河岸地形、地势等条件，考虑到防洪、经济 和便于施工及环境保护等方面的因素，拟通过矩型暗渠引水出防洪堤岸后再采用 U 形明渠。 原龟川河干渠基本完好，本设计拟将干渠延伸，以扩大灌溉控制面积。蒿谷堆、金长河分区 根据水源情况，拟采用
8、有坝引水方式，壅水坝采用浆砌石溢流坝。北沟采用无坝引水方式。 3.3 水源工程设计 项目区灌溉工程分别以石沟河、龟川河、蒿谷堆沟、金长河和北沟为灌溉水源，由于该 灌区位于山区和丘陵类型区，地形比较复杂，虽水源水质好，但在蒿谷堆沟和金长河两分区， 水源水位水深不能满足灌溉要求，须在河道上修建壅水建筑物（或坝闸） 。 石沟河、龟川河和北沟水源水位水深，通过上游引水渠（管） ，满足灌溉要求，采用无坝 引水。在溢流坝设计中，只考虑水位及泄洪要求，不考虑坝前库容及其调蓄能力。根据灌溉、 泄洪要求，结合水文、地质、地形地貌，以及当地丰富的石料资源，拟采用浆砌石重力溢流 坝。 根据规范要求，其设计标准为三十
9、年一遇洪水，校核洪水为百年一遇洪水。 3.3.1 无坝引水分区渠首建筑物布置与设计 在龟川河、石沟河、北沟等分区，河流水深和流量均能满足灌溉取水要求，通过不长距 离的引水渠，水位便可满足灌区的水位要求，因此，设计采用无坝取水方式。各分区渠首建 筑物布置与设计分述如下： 1、龟川河分区 龟川河分区取水口水位为 1562.2m，取水口处于河流的凹岸，引水角约为 0 度。其位于 灌溉分区斗 1 上游约 727m 处。根据龟川河取水口处河道、河滩、堤岸及岸外地形、地势情况， 取水后若直接出堤岸，引水渠将有近 200m 的深挖方渠段，其挖深 67m，从工程难度、工程 造价、运行管理和水土保持等方面考虑，
10、都不可取，通过分析论证，拟采用宽高 7070cm2的矩形暗渠沿堤岸内侧走线于桩号 K0+210处出堤岸接明渠，于 K0+220处布设进水闸、 泄水排沙闸，然后分别接引水干渠和退水渠，退水渠断面同暗渠断面。洪水季节宜打开排沙 闸。其布置情况见该区平面布置图。 5 2、北沟分区 北沟分区取水口水位 1592.15m。取水处设进水闸，引水角为 30根据农田分布情况，采 用双侧引水。由于该分区为两岸引水，故取水口选于较均直的河段。其布置情况详见平面布 置图。 在龟川河、北沟两无坝引水区，建议吸取我国四川都江堰工程的引水经验和陕南人民的 民间引水经验，于引水口下游设简单的飞沙堰，既利于干旱季节抬高水位，
11、保证引水，又不 影响汛期泄洪排沙。取水口一侧上下游河道应通过浆砌石砌护河岸，以稳定河槽，防止进水 建筑物基础冲刷。砌护长度为 50 米。 3、石沟分区 石沟分区拟从石沟水电站尾水渠引水，通过直径 500mm 的钢管引水至灌区。灌区渠首 设 200200100cm3的调节池，管道进口应设进水闸。调节池通过渐变段与干渠衔接。 3.4 引水灌溉工程水利计算 1、灌溉设计保证率 根据灌溉用水量、水源可供水量和太白县咀头镇土地整理总体规划的综合分析，依据有 关规范规定要求，该区灌溉设计保证率选为 P=75%。 2、干渠渠首水位 干渠渠首设计水位由渠道灌溉控制范围地面参考点（最不利点）高程起，由式 自下而
12、上推算。各分区干渠渠首设计水位计算结果见表 2。jflihA0不 表 2 渠首设计水位 金长河 北沟 分区名称 石沟河 龟川河 蒿谷堆沟 西干渠 东干渠 西干渠 东干渠 渠首水位(m) 1605.5 1562.2 1710.3 1667.5 1667.5 1592.0 1592.0 设计流量(m 3/s) 0.38 0.3 0.133 0.12 0.094 控制面积( 亩) 2711.62 2182.39 970.81 839.91 676.82 3、闸前水位与外河设计水位 无坝引水的闸前水位 ，外河水位 。 为闸前水位1.0不不不不 hfh Zh不不 降落值， 的大小与取水系数 K 直接相关
13、，若取水系数 K 在 30%以下，取 K=0.3，V 渠Z 6 =1.0 米，则 0.03m。设计时可忽略不计，当 K 值较大时，设计时应计入 。Z Z 4、设计引水流量 各分区设计引水流量采用设计灌水率法确定，即 。设计灌水率的计算详见渠道qWQ不 纵横断面设计部分中设计流量计算。其结果见表 2。 3.5 灌溉渠系设计 在本次设计中由于时间有限只对嵩谷堆灌区进行渠系设计。灌溉渠系分为灌溉干渠、斗 渠、农渠、毛渠四级，干渠、斗渠、农渠为固定输水渠道，毛渠为土渠，属非固定渠道。 3.5.1 灌区类型及其灌溉渠系布置形式 1、类型特点 由于地形、水文、地质和土壤等自然条件的不同，国民经济发展对灌区
14、所提出的要求不 同，灌区灌溉系统的布置形式也不同，按地形条件，本灌区属山区、丘陵区型灌区，此类灌 区地形较为复杂，岗冲交错，起伏剧烈，地面坡度较陡，耕地多为坡地和梯田，沿河道分布 于河岸两侧，分布分散，很少有大片集中的平坦土地。其渠道特点是位置较高，渠道弯曲、 渠线较长、渠道深挖和高填方多，渠系建筑物也较多，而且地形条件是确定渠线布置的主要 控制因素。 2、干渠布置原则 就整个灌溉系统而言，干渠是系统主动脉，它承担着全灌区的灌溉任务，带有全局性意 义，是影响整个灌溉系统工程经济效益和社会效益的主要因素，因此，其规划布置将遵循合 理控制，便于管理，保证安全，力求经济的总原则。在具体规划布置时，还
15、遵循以下几点主 要原则： （1）尽可能多的使规划区实现自流灌溉； （2）干渠规划时统筹考虑防洪与排水问题； （3）渠系布置要求总的工程量和工程费用最小，并且工程安全可靠。 3、干渠布置形式 根据灌区农田分布情况、地形特点，骨干渠道的布置形式分为干渠沿等高线布置和沿分 水岭布置两种形式，并力求尽可能多的控制灌溉面积，根据各斗渠控制面积内地形特点、灌 水方式，应灵活控制斗渠走向。 （1）干渠沿等高线或分区边缘布置 7 干渠沿灌区上部的边缘布置，以求控制全部灌溉面积，此时斗渠则从干渠的一侧引出。 这种布置形式的地形条件，是灌区位于分水岭和山溪或河流之间，呈狭长形，地面等高线大 致与河流方向平行，灌区
16、内的山溪、河流常用作排水干、支沟道。在这种情况下，干渠渠线 较长，渠底比降宜缓，以便控制较大面积。除龟川河干渠外，在金长河、蒿谷堆沟和北河等 分区，干渠虽沿分区上部边缘布置，但地面坡度走向既不与干渠平行，又不垂直，且地面坡 度较陡，在干渠设计中，除渠首引水干渠采用较缓的坡比降外，干渠比降视地面坡度而定。 但干渠位置在山坡上不能布置过高，以免建筑物和土石方工程量陡增。 （2）干渠沿主要分水岭布置 干渠沿灌区内的主要地面岗脊线布置，走向大致与等高线垂直，干渠比降视地面坡度而 定。此时，斗渠自干渠两侧分出，控制大片灌溉面积。这种布置如石沟河灌区，干渠接引水 管出水池后，下段都沿地面脊线布置。此种布置
17、，干渠与天然河沟交叉极少，因而建筑物也 较少，工程量较省，但有时因岗脊线比降较大，在干渠上仍需修建较多的衔接建筑物。田间 排水系统布置中，一般可利用灌区内原有的天然溪沟和河流或者经改造整治后作为主要排水 沟道。 3.5.2 渠道纵横断面设计 3.5.2.1 干渠横断面设计 1、渠道设计依据的确定 （1）渠底比降的选择：根据干渠的设计流量、地形条件和灌溉要求的水位控制高程，其 渠底比包括 1/1000，1/500，1/200 和 1/100 四种。 （2）渠道不冲不淤流速 渠道不淤流速 V 不淤 =0.4m3/s，不冲流速浆砌石渠道 V 不冲 =3.5m3/s，砼渠道 V 不冲 =6.0m3/s
18、。 （3）渠床糙率的选择 干渠拟采用砼 U 形衬砌渠道，根据有关试验资料，其糙率取为 =0.013。部分渠段采用 浆砌石渠道，其糙率 =0.017，钢管 =0.011 。 （4）灌溉水有效利用系数 根据各分区渠道长度，流量及渠道衬砌形式，田间田块大小、坡度、土壤和田面行水距 离等情况，渠系水有效利用系数 系 =0.85，田间水有效利用系数 田 =0.85，灌溉水有效利 用系数 =0.72。 8 （5）灌溉保证率：P=75% 2、渠道设计流量的确定 渠道设计流量与渠道控制面积、作物组成和作物灌溉制度以及渠道工作制度等有关。 （1）作物种植及比例 根据太白县“十一五”规划和 2005 年的相关统计
19、资料，作为蔬菜适生区的嘴头镇，作物 种植以甘蓝、白菜、萝卜、西葫芦、架豆、白菜花等蔬菜为主，其种植面积占全区种植面积 的 97.5%，为耕地面积的 117%，其中甘蓝面积占 55%（早熟甘蓝占 20%、中熟甘蓝占 30%、晚熟甘蓝占 5%） ，白菜面积占 17%（一期白菜占 5%、二期白菜占 12%） ，萝卜面积占 14%（一期萝卜占 5%，二期萝卜占 9%） ，西葫芦面积占 12%（一期西葫芦占 5%、二期西葫 芦占 7%） ，架豆面积占 10%（一期架豆占 6%，二期架豆占 4%） ，白菜花面积占 9%；其它作 物面积占种植面积的 2.5%，为耕地面积的 3%。种植复种指数达 120%。
20、（2）灌溉制度确定 从作物种植比例看出，项目区以蔬菜种植为主，占作物种植面积的 97%。根据有关资料 的分析与研究，以及可行性研究等，项目区主要作物的灌溉制度，详见表 3 蔬菜灌溉制度表。 其它作物灌溉定额按 60m3/亩计算。 表 3 蔬菜灌溉制度（P=75%） 类别 灌水次数 灌水时间 灌水定额（m 3/亩） 灌溉定额（m 3/亩） 比例 早熟甘蓝 2 中旬 /6 40 70 20% 1 中旬 /5 35 中熟甘蓝 2 中旬 /7 40 75 30% 1 中旬 /6 40 甘蓝 晚熟甘 2 中旬 /8 35 75 5% 一期 2 中旬 /5 30 70 5% 二期 1 中旬 /5 40白菜
21、 2 中旬 /6 30 70 12% 一期 2 中旬 /5 40 1 中旬 /6 40萝卜 二期 2 中旬 /7 45 70 5% 9 1 中旬 /5 40 一期 2 中旬 /6 45 85 5% 1 中旬 /7 40 西葫 芦 二期 2 中旬 /8 35 75 7% 一期 2 中旬 /7 40 70 6% 1 中旬 /6 40架豆 二期 2 中旬 /8 35 75 4% 白菜 花 1 中旬 /6 40 75 9% （3）设计灌水率 根据主要作物的灌溉制度、控制面积，由下式计算各种作物每次灌水的灌水率，其中蔬 菜灌水延续时间取 3 天。 （m 3/s/亩）iiTq64.8 据此做灌水率图，选取
22、灌水延续时间较长的最大灌水率为设计灌水率 。计算得不q =0.988（m 3/s/万亩） 。不q （4）灌溉用水量的确定 由公式 M 净 =m 计算 由表 3 知, 6 月中旬所需用水量最大,则取 6 月份灌水定额为 m 综 净 m 综 净 =40*20%+40*5%+30*12%+40*5%+45*5%+40*45%+40*9%=23.05(m3/亩) 全灌区净灌溉用水量 M 净 =m 综 净 =23.05*970.81=2.238(万 m3) 则灌区综合毛灌溉用水量 M 综 毛 =m 综 净 / 水 =2.238/0.72=3.108(万 m3) （4）各级渠道设计流量的计算 由式 计算各
23、分区干渠设计流量，/不不qQ 嵩谷堆设计流量 =0.988*0.0970/0.72=0.133（m 3/s） 。其它各灌区流量结果见/不不 表 2。 由于斗渠有 12 条，则分 3 个轮灌组，每个轮灌组有 4 条斗渠， 10 则 Q 斗 =Q 干 /3=0.133/3=0.044（m 3/s） ， 而农渠有 4 条，分 2 个轮灌组，则 Q 农 =Q 斗 /2=0.044/2=0.022（m 3/s） 。 3、渠道水力计算 利用谢才公式计算渠道的断面尺寸，即： Ric U 型渠道断面尺寸和水力计算 取 =151则 =14.5，取 m=0.25，通过上式及以下格式Q 612 2221 2cos)
24、90( )cos(in)cos(12Rncxhr tghrhrmb 参考 U 型渠道的较佳半径与水深之比 r/h，试算得渠道过水断面尺寸，结果见表 3 及渠 道横断面图。 梯形渠道断面尺寸和水力计算 取 m=1，通过均匀流公式和以下各式及较佳宽深比 612RnCmhb 试验得梯形渠道过水断面尺寸，结果见渠道横断面图。 渠道 水深（c） 半径（c） 比降 水面宽（c） 流量（3） H r I B 11 斗渠 21 15 0.005 34 0.12 农渠 14 10 0.005 22 0.04 渠道流速校核 根据 计算，各区干渠 ，满足不冲不淤流速要求。RiCWQV不不 不V不不 4、渠道的横断面
25、结构 通过水力计算得到的过水断面尺寸，只是从水力学角度要求的最基本尺寸，为保证渠道 正常运行，必须加设安全超高。 渠道横断面结构一般有挖方渠道、填方渠道的半挖半填三种。该项目支、斗、毛渠横断 面结构均为填方渠道，根据填方渠道的结构要求，各级渠道的渠堤顶宽、渠道内外边坡系数、 填方高度、填方渠段排水设置和断面结构尺寸详见渠道横断面图。 3.5.2.2 渠道纵断面设计 为保证渠道控制面积内都能进行灌溉，各级渠道在每个分水点处都应具有足够的水位高 程，以满足将渠水输、配、送至各田面的灌溉要求。根据水力计算和渠道结构构造，其纵断 面设计分述如下： （1）渠道水面线计算 自渠道灌溉范围内的地面参考高程（
26、A 0）起由式 自下而上推算，jnfLiAH2.0 得各级渠道设计水位线，详见渠道纵横断面图。 （2）渠底高程 设计水位减去设计水深即为该断面渠底高程。即： hn不 （3）堤顶高程 渠道堤顶高程为设计水位加安全超高。 （4）水位衔接 当下级水位要求的设计水面线与上级渠道断面水位一致时，采用平稳衔接，并以此确定 下级渠道的渠底高程；当下级渠道要求的水位与上级渠道水位低较多时，为减少渠道工程量， 采用陡坡衔接，详见纵断面图。 为防止土渠冲刷，毛渠与斗渠的渠底衔接采用等高程平滑衔接。斗渠通过混凝土配水口 向毛渠配水，配水口长度为 30cm。 12 3.5.3 渠系（管道）建筑物 1、交叉建筑物 渡槽
27、：干渠跨越区内河道，采用渡槽跨越。 倒虹吸：渠道穿越公路和生产路，且公路较渠顶低时，采用倒虹穿越。 涵洞：渠道穿越公路，且公路路面高于水面时，或渠道与生产路交叉，水面较生产路高 但高差不大时，均采用涵洞。 排水涵洞管：渠道穿越天然排水沟，当渠底高程高于排洪水位时，均在渠下设排水涵管 或排水涵洞将排水沟道连通。 各渠系建筑物的布置情况，结构型式和尺寸见平面图建筑物结构图。 2、分水、配水、量水设施在支渠进口设分水闸；斗渠进口设配水闸；由于该地区地势平 缓、渠道比降较小，除支渠引水口设节制闸外，其它分水口不设节制闸；为了控制灌水量、 合理调配，在支口处设置水堰。闸门结构形式均采用平板钢闸门，其尺寸
28、因渠道大小而异， 其闸门及闸室结构形式与尺寸详见闸门设计图。 3、跌水：由于项目区地面坡度较大，跌水较多。跌水结构形式均采用陡坡式。参见设计 图。 3.5.4 渠道防洪 由于干渠在走线布置中，难免截断天然汇流排水通道。必须考虑排洪途径，设计中不允 许洪水入渠，大多采用渠下泄洪建筑物，如涵洞和排水涵管等。对于较小的旱沟，由于缺乏 洪水资料，设计中标定出排水涵设置位置，管径 800mm，排洪涵洞按 31.5m 断面设计，实 施中应根据泄洪流量设置涵管和涵洞尺寸。 3.6 田间工程设计 为了有利水位衔接，斗渠进水口渠底高程等于干渠分水口渠底高程。根据地形坡降和最 未端控制点高程，确定渠道纵坡降，地形
29、高程变化大时修建跌水。在每条斗渠上设置量水堰， 采用平底无喉道抛物线量水槽。按灌溉田块要求设置分水闸和节制闸。支渠和固定衬砌农渠 主要建筑物见表 11 嵩谷堆分区斗农渠汇总表 5 序号 渠道编号 长度（m） 断面尺寸 控制面积（亩） 备注 1 斗 1 214 D30 19 13 2 斗 2 410 D30 83 3 斗 3 212 D30 62 4 斗 4 204 D30 67 5 斗 5 157 D30 140 6 斗 6 108 D30 55 7 斗 7 85 D30 111 8 斗 8 198 D30 57 9 斗 9 286 D30 68 10 斗 10 350 D30 90 11 斗
30、 11 216 D30 55 12 斗 12 288 D30 59 嵩谷堆分区斗农渠建筑物汇总表 11 序号 渠道编号 分水闸 节制闸 量水堰 跌水 路涵 排洪涵 1 斗 1 4 3 1 2 1 2 斗 2 6 5 1 1 3 斗 3 4 3 1 1 4 斗 4 5 4 1 2 5 斗 5 3 2 1 3 2 6 斗 6 2 1 1 1 7 斗 7 2 1 1 8 斗 8 3 2 1 2 2 2 9 斗 9 4 3 1 3 1 10 斗 10 3 2 1 2 1 1 11 斗 11 6 5 1 3 1 1 12 斗 12 7 6 1 3 1 1 3.7 排水工程设计 项目区地处秦岭山地，属温带
31、湿润大陆性季风气候，平均年降水量为 751.8 毫米，年内 降水主要集中在夏、秋季，降水量为 751.8 毫米，占全年降水量的 92%。据实测资料，该区 次最大暴雨量为 118.1 毫米。项目区地处河沟之间和山前洪积扇裙，地面坡度较大，地势波 状起伏，并且河谷深切，因此，地下水排水出路通畅，田间排水主要为排除涝水。 项目区田间排水尽量利用已形成的天然排水沟道，结合土地整理，对天然排水沟道进行 取直、疏通。田面不设排水沟，梯田较低的一端设浆砌石排水口，遇较大暴雨时，将田面积 14 水排至排水沟。 3.1 规划设计依据和原则 1、参考文献 灌溉与排水工程设计规范GB50288-99； 节水灌溉技术规范SL207-98； 渠道防渗工程技术规范SL18-2004； 宝鸡市实用水文手册 ； 太白县农业资源调查和农业区划报告集 ； 水利建设项目经济评价规范SL72-94； 节水灌溉技术标准选编水利部农村水利司编中国水利水电出版社版次：1998 年 5 月第一版， 委托单位提供的其它相关资料。 致谢： 在这次毕业设计中，衷心的感谢王曾红指导老师在这段时间给我的耐心指 导，使我顺利的完成了本次毕业设计，同时也感谢在本次设计中给我宝贵意见 的合作伙伴们。由于学生知识水平有限，在本次设计中有错误和不妥的地方， 请各位老师批评指正。
