M灌區(qū)灌溉排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

1、m灌區(qū)灌溉排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書姓 名：郭玉偉專業(yè)班級(jí)：農(nóng)業(yè)水利工程0801班學(xué) 號(hào)：2008224020203指導(dǎo)教師：楊路華河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院2012.01.05工程概況m灌區(qū)位于太行山前河北平原，灌溉面積包括磁縣、臨漳、成安，控制面積80km，約12萬(wàn)畝灌區(qū)地形平坦，趨勢(shì)是西南高東北低，地面平均坡度一般在1/10001/2000之間。灌區(qū)東北部有一條古河床，灌區(qū)屬半干旱半濕潤(rùn)氣候，氣溫以7月份最高，在25以上，1月份最低，在-2左右，無(wú)霜期220天。春季常有旱風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，灌區(qū)內(nèi)表層土壤以中粘壤土、砂壤土為主，灌區(qū)東部有一小部分鹽堿土，灌區(qū)潛水不透水層埋深為20m，地下水等

2、水位線大致與地面等高線平行，地下水流向大致為西南東北方向.灌區(qū)主要種植冬小麥、夏玉米、棉花、油料、谷物等旱作物。該灌區(qū)土地墾殖率為0.8，作物復(fù)種指數(shù)1.50。作物種植比：小麥0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，春玉米0.1。在古河床以南，九里牌以北零星分布鹽堿地約1.0萬(wàn)畝,在c河及f河修建的y水庫(kù)及x水庫(kù)皆為防洪、灌溉、發(fā)電及水產(chǎn)養(yǎng)殖等多目標(biāo)綜合利用水庫(kù)，水庫(kù)下泄流量可滿足灌區(qū)灌溉要求。灌區(qū)的工作制度采用干支續(xù)灌，斗農(nóng)渠輪灌。灌區(qū)設(shè)有干渠一條，支渠5條，并設(shè)有2條直接從干渠上分水的斗渠。其中每支渠控制若干斗渠，1支有6斗，2支有5斗，3支有6斗，4支有5斗，5支有6斗

3、，干渠的渠首引流量為4.34/s。灌區(qū)排水為由中間向兩側(cè)排水，排水承泄區(qū)為c河，f河，末級(jí)農(nóng)渠與末級(jí)排水農(nóng)溝呈相鄰布置。排水溝分干支斗農(nóng)四級(jí)，渠系建筑物有干渠進(jìn)水閘，支渠分水閘，斗渠分水閘（1.2干斗處），節(jié)制閘，退水閘，橋涵，公路橋等，當(dāng)?shù)匦屋^陡時(shí)，要布置跌水，建筑物的規(guī)劃布置要盡量緊湊，減少工程量，減少投資。渠道的縱斷面縱坡比降可根據(jù)平原區(qū)經(jīng)驗(yàn)值取值，干渠1：4000，支渠1:3000，斗渠1:2000，農(nóng)渠1:1000，根據(jù)gb50299-99灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范，參照平原區(qū)的灌溉排水經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定斷面設(shè)計(jì)要素，進(jìn)行水利計(jì)算，具體見附圖。1灌區(qū)概況1.1自然條件1.1.1地理位置m灌區(qū)位

4、于太行山前河北平原，灌區(qū)范圍西起京廣鐵路，東起京港澳高速公路，南臨c河，北至f河，灌溉面積包括磁縣、臨漳、成安、魏縣等縣市部分土地。總控制面積80km2，約12萬(wàn)畝。m灌區(qū)地形圖見附圖1.1.2地形地貌灌區(qū)處于太行山東麓沖積平原，地形平坦，總的趨勢(shì)是西南高東北低，地面平均坡度一般在1/10001/2000之間。京廣鐵路一帶的灌區(qū)高程約為58m，灌區(qū)東部一帶高程約為50m，灌區(qū)東北部有一條古河床，已干涸，地面上僅殘留些沙丘。灌區(qū)地貌較簡(jiǎn)單，沒有特殊地形。1.1.3水文m灌區(qū)屬海河流域南系（在永定河以南），c河及f河皆為海河二級(jí)支流，發(fā)源于太行山西部山區(qū)，出山后向東穿過(guò)鐵路即進(jìn)入河北平原。二河出山

5、口處修建有x水庫(kù)及y水庫(kù)，并于沙河沿岸加固了提防，基本上可控制一般洪水。經(jīng)二庫(kù)調(diào)節(jié)后，在一般情況下河水位均低于地面，地表水及地下水皆可自流排入二河。1.1.4氣象m灌區(qū)屬半干旱半濕潤(rùn)氣候，氣溫以7月份最高，在25以上，1月份最低，在-2左右，無(wú)霜期220天。春季常有旱風(fēng)，尤以5、6月份的干熱風(fēng)危害最大，風(fēng)向偏南，風(fēng)力可達(dá)六、七級(jí)。冬季多西北風(fēng)，風(fēng)力最大可達(dá)八、九級(jí)。多年平均降水量517.2mm，多集中在7、8兩月，占全年降水量的78%，冬春雨量極少，多年平均蒸發(fā)量1357mm。干燥度為2.62，相對(duì)濕度一般在50%85%。1.1.5水文地質(zhì)灌區(qū)地質(zhì)構(gòu)成主要由新生界第四系松散沉積物構(gòu)成，厚度在2

6、00300m。灌區(qū)潛水不透水層埋深為20m，地下水等水位線大致與地面等高線平行，地下水流向大致為西南東北方向。灌區(qū)東西兩部分水文地質(zhì)條件略有不同，以古河床九里牌四十里鋪一線為界，西部地下水埋深在58m之間，礦化度小于1g/l；東部埋深在15m左右，礦化度在13g/l之間。地下水補(bǔ)給來(lái)源包括汛期降雨、地下水側(cè)向徑流、旱季灌溉等；地下水的消耗主要是潛水蒸發(fā)。地下水動(dòng)態(tài)類型為降雨（灌溉）蒸發(fā)型，主要是垂直運(yùn)動(dòng)。1.1.6土壤灌區(qū)內(nèi)表層土壤以中粘壤土、砂壤土為主，中粘壤土占52.32%，砂壤土占37.63%。土壤肥力中等，灌區(qū)東部有一小部分鹽堿土，表土全鹽量在0.2%0.5%。灌區(qū)0100cm平均容重

7、1.45t/m3，孔隙率為43.5%（占土壤體積的百分?jǐn)?shù)）。1.2社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件1.2.1工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況灌區(qū)內(nèi)人口密度較大，勞動(dòng)力充足，灌區(qū)總?cè)丝诩s8.0萬(wàn)，勞動(dòng)力1.9萬(wàn)，建筑業(yè)熟練工人較多。灌區(qū)內(nèi)村鎮(zhèn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)比較發(fā)達(dá)，有紡織、糧食加工、油脂、陶瓷、日用工業(yè)品等輕工業(yè)，鐵路沿線及西部山區(qū)有機(jī)械制造、水泥、化肥和煤炭等重工業(yè)。灌區(qū)附近山區(qū)盛產(chǎn)石料，沙河河灘盛產(chǎn)砂料及卵石。灌區(qū)交通發(fā)展，有京廣鐵路、京港澳高速公路穿過(guò)。灌區(qū)主要種植冬小麥、夏玉米、棉花、油料、谷物等旱作物。該灌區(qū)土地墾殖率為0.8，作物復(fù)種指數(shù)1.50。作物種植比：小麥0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，秋糧

8、0.1。1.2.2自然災(zāi)害該地區(qū)解放前洪、澇、旱、堿災(zāi)害頻繁。解放后海河全流域進(jìn)行規(guī)劃治理，農(nóng)田水利設(shè)施有了較大改善。隨著x、y二水庫(kù)建設(shè)、沙河堤防加固及農(nóng)田水利工程建設(shè)，洪、澇、旱災(zāi)得到有效控制。根據(jù)近30年統(tǒng)計(jì)資料分析，旱災(zāi)以春旱為主，秋旱次之，成災(zāi)率在50%70%左右。澇災(zāi)多發(fā)生在七、八月，成災(zāi)率在40%60%左右。在古河床以南，九里牌以北零星分布鹽堿地約1.0萬(wàn)畝，表土（020cm）全鹽量0.2%0.5%，作物減產(chǎn)10%左右。1.3水利工程現(xiàn)狀與存在問(wèn)題在c河及f河修建的y水庫(kù)及x水庫(kù)皆為防洪、灌溉、發(fā)電及水產(chǎn)養(yǎng)殖等多目標(biāo)綜合利用水庫(kù)，水庫(kù)興利調(diào)節(jié)按灌溉、發(fā)電要求計(jì)算，故水庫(kù)下泄流量可

9、滿足m灌區(qū)灌溉要求。水庫(kù)水質(zhì)良好，水溫適中，泥沙含量極低，含鹽量小于0.001%。y水庫(kù)發(fā)電放水洞最低水位（干渠渠首設(shè)計(jì)水位）68.0m。灌區(qū)西部鐵路附近，地下水資源比較豐富，地下水可開采模數(shù)在25.0萬(wàn)m3/km2.a，可作為輔助水源。1.4水資源分析m灌區(qū)灌溉面積包括磁縣、臨漳、成安、魏縣等縣市部分土地，總控制面積80km2，約12萬(wàn)畝。灌區(qū)主要種植冬小麥、夏玉米、棉花、油料、谷物等旱作物，該灌區(qū)土地墾殖率為0.8，作物復(fù)種指數(shù)1.50。作物種植比：小麥0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，秋糧0.1。根據(jù)華北地區(qū)歷年降雨情況和該灌區(qū)作物種植情況，以及相關(guān)灌區(qū)的灌溉資料

10、，該灌區(qū)平均灌水定額可擬采用50m3/畝，根據(jù)水量平衡可進(jìn)行灌區(qū)水量估算。灌區(qū)用水量可由下式進(jìn)行估算。 1-1 式中：q-灌區(qū)用水量，m3/s； m-灌區(qū)平均灌溉定額，m3/畝； f-灌區(qū)灌溉面積，由灌區(qū)控制面積乘以灌區(qū)土地懇殖率而定，km2。灌區(qū)控制面積為80km2，土地懇殖率0.8，平均灌水率q=0.35m3/s.km2。灌區(qū)大概用水量為： q=50*0.8*80*1500=480萬(wàn)m3該灌區(qū)可由上游的y水庫(kù)進(jìn)行供水，y水庫(kù)年可供水量為600萬(wàn)m3，y水庫(kù)滿足該灌區(qū)的灌溉用水要求。1.5灌區(qū)開發(fā)的必要性與可行性1.5.1灌區(qū)開發(fā)的必要性m灌區(qū)地處于華北地區(qū)，該地區(qū)為半干旱半濕潤(rùn)氣候，降雨量

11、集中在7,8月份，降雨集中，其他月份降雨量較小，不能保證灌區(qū)內(nèi)作物的用水要求。灌區(qū)內(nèi)經(jīng)常發(fā)生干旱，漬害等危害農(nóng)作物正常生長(zhǎng)的氣候?yàn)?zāi)害，并且由于灌區(qū)內(nèi)排水不暢，地下水位的升高、降低易造成土壤鹽堿化，造成農(nóng)作物的減產(chǎn)，品質(zhì)下降。根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃及流域規(guī)劃，擬將本灌區(qū)建設(shè)成旱澇保收，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的糧棉生產(chǎn)基地。2011年“中央1號(hào)”文件中提出加強(qiáng)農(nóng)田水利水利建設(shè)，根據(jù)河北省“十二五”規(guī)劃中水流建設(shè)部分和m灌區(qū)周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，為保證該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展必需對(duì)該地區(qū)進(jìn)行灌區(qū)規(guī)劃，開發(fā)。1.5.2灌區(qū)開發(fā)的可行性m灌區(qū)地處華北平原，該地區(qū)為沖積平原，地勢(shì)平坦，總的趨勢(shì)為西南高東北低，地面平均坡度

12、較小，灌區(qū)內(nèi)無(wú)特殊地形地貌，且y水庫(kù)正好位于西部高地，易于修建各級(jí)水渠，可進(jìn)行灌區(qū)開發(fā)。根據(jù)流域規(guī)劃的統(tǒng)一安排，灌溉水源的分配方案是：x水庫(kù)提供郜河以西以北地區(qū)的灌溉水源；y水庫(kù)提供m灌區(qū)的灌溉水源。灌區(qū)擬在該水庫(kù)下游修建引水樞紐，引取上游水庫(kù)發(fā)電尾水進(jìn)行灌溉。根據(jù)計(jì)算書1.4部分灌區(qū)水資源分析，y水庫(kù)的水量滿足m灌區(qū)灌溉用水要求，另外。該地區(qū)西部鐵路地區(qū)，地下水資源比較豐富，可作為飲用水源，可滿足該灌區(qū)生活用水。地下水主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水、城鎮(zhèn)居民生活用水，以及鐵路以西高地的農(nóng)田灌溉用水。灌區(qū)內(nèi)的機(jī)井主要供人畜飲用水及設(shè)施農(nóng)業(yè)用水。除特殊情況下，不作為大田作物灌溉水源。2規(guī)劃設(shè)計(jì)原則與依據(jù)2.1

13、規(guī)劃原則灌區(qū)總體規(guī)劃要按農(nóng)田基本建設(shè)的基本要求進(jìn)行，要以建設(shè)旱澇保收，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的農(nóng)田為目標(biāo)，以改土治水為中心，實(shí)行山、水、田、林、路綜合治理，充分利用土地，水利資源，擴(kuò)大耕地，灌溉、水電、航運(yùn)和漁、林、牧業(yè)，進(jìn)行綜合開發(fā)，一水多用。另外，進(jìn)行灌區(qū)規(guī)劃時(shí)，要充分考慮灌區(qū)內(nèi)行政邊界情況，盡量以行政單位進(jìn)行灌區(qū)運(yùn)行管理。2.2設(shè)計(jì)依據(jù)與規(guī)范根據(jù)河北省“十二五規(guī)劃”中關(guān)于農(nóng)田水利建設(shè)部分的發(fā)展規(guī)劃和m灌區(qū)周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行灌區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)。進(jìn)行灌區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)除需要滿足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃外，還應(yīng)參照國(guó)家規(guī)范，嚴(yán)格控制各項(xiàng)數(shù)據(jù)滿足國(guó)家規(guī)范，如gb50288-1999灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范。3灌排系統(tǒng)總體規(guī)

14、劃灌區(qū)總體規(guī)劃是在通過(guò)簡(jiǎn)單水量分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)旱、澇、漬害、土壤鹽堿綜合治理和土壤有效利用的原則，對(duì)灌區(qū)水源工程、灌排溝渠、渠系建筑物、承泄區(qū)等進(jìn)行合理整體規(guī)劃布置，繪制灌區(qū)總體規(guī)劃布置圖。3.1規(guī)劃布置原則灌區(qū)規(guī)劃應(yīng)按照農(nóng)田基本建設(shè)的基本要求進(jìn)行，要以建設(shè)旱澇保收，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的農(nóng)田為目標(biāo)，以改土治水為中心，土地整治與其他規(guī)劃相結(jié)合，實(shí)行農(nóng)、林、水、溝、路綜合治理，充分利用土地，水利資源，擴(kuò)大耕地，進(jìn)行綜合利用。另外，進(jìn)行灌區(qū)規(guī)劃時(shí)，要充分考慮灌區(qū)內(nèi)行政邊界情況，盡量以行政單位進(jìn)行灌區(qū)運(yùn)行管理。3.2 干渠取水口位置、形式選擇m灌區(qū)灌溉用水由y水庫(kù)提供，y水庫(kù)的大壩左側(cè)有出水洞，其高程為68.

15、00m，滿足灌區(qū)灌溉水位要求，不需要設(shè)置泵站提高揚(yáng)程，可以直接在y水庫(kù)大壩左側(cè)設(shè)置進(jìn)水閘取水，所以取y水庫(kù)的左側(cè)大壩作為取水口，即渠首位置。3.3 灌溉渠道規(guī)劃布置3.3.1灌溉渠道規(guī)劃布置原則、干渠應(yīng)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(jí)渠道亦應(yīng)布置在各自控制范圍內(nèi)的較高地帶。對(duì)面積很小的局部高地宜采用提水灌溉的方式，不必?fù)?jù)此抬高渠道高程。、使工程量和工程費(fèi)用最小。渠線應(yīng)盡量短直，以減少占地和工程量。在山區(qū)、丘陵地區(qū)，崗、沖、溪、谷等地形障礙較多，地質(zhì)條件比較復(fù)雜，若渠道沿等高線繞崗穿谷，可減少建筑物的數(shù)量或減小建筑物的規(guī)模，但渠線較長(zhǎng)，土方量較大，占地較多；如果渠道直穿

16、崗、谷，則渠線短直，工程量和占地較少，但建筑物的投資較大，此時(shí)應(yīng)通過(guò)經(jīng)濟(jì)比較再確定方案，要使填挖方量盡可能相近。、灌溉渠道的位置應(yīng)參照行政區(qū)劃確定，盡可能使各用水單位都有獨(dú)立的用水渠道，以利管理。、斗、農(nóng)渠的布置要滿足機(jī)耕要求，渠道線路要直，上、下級(jí)渠道盡可能垂直，斗、農(nóng)渠的間距要有利于機(jī)械耕作。、要考慮綜合利用。山丘、丘陵區(qū)的渠道布置應(yīng)集中落差，以便發(fā)電和進(jìn)行農(nóng)副業(yè)加工。、灌溉系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)和排水系統(tǒng)規(guī)劃結(jié)合進(jìn)行。在多數(shù)地區(qū)，必須有灌有排，以便有效地調(diào)節(jié)農(nóng)田水分狀況。通常先以天然河溝作為骨干排水溝道，布置排水系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上布置灌溉渠系。應(yīng)避免溝、渠交叉，以減少交叉建筑物。、灌溉渠系布置應(yīng)和土地

17、利用規(guī)劃（如耕作區(qū)、道路、林帶、居民點(diǎn)等規(guī)劃）相配合，以提高土地利用率，方便生產(chǎn)和生活。3.3.2灌溉渠道規(guī)劃布置m灌區(qū)根據(jù)地形條件、控制要求、種植習(xí)慣、管理需要，初定干渠渠線，要求自流灌溉。然后依次布設(shè)支、斗、農(nóng)渠。干、支、斗、農(nóng)渠盡可能垂直布置，同一級(jí)渠道控制面積也盡可能相等，以利輪灌組劃分。灌區(qū)設(shè)有干渠一條，支渠5條，并設(shè)有2條直接從干渠上分水的斗渠。選擇一支渠作為典型支渠，布置斗、農(nóng)級(jí)渠道。灌區(qū)各級(jí)渠道布置成果見表3-1。表3-1灌區(qū)灌溉渠道布置成果渠道名稱渠道長(zhǎng)度（km）控制面積（km2）渠道名稱渠道長(zhǎng)度（km）控制面積（km2）干渠11.159干渠一斗1.9582.752干渠二斗2

18、.1331.4422-支渠3.97819.0731-支渠5.12011.4742-1斗4.6804.6121-1斗3.2002.562-2斗4.6804.6121-2斗3.2002.562-3斗4.6803.84221-3斗3.2002.552-4斗3.9613.3231-4斗2.7101.9782-5斗3.2402.6841-5斗1.6871.1613支渠4.00014.9601-6斗0.6410.6653-1斗2.5602.564-支渠3.40015.1133-2斗2.5602.564-1斗3.9603.7333-3斗2.5602.564-2斗3.6003.2173-4斗2.5602.56

19、4-3斗3.2403.0643-5斗2.5602.564-4斗2.8802.7973-6斗2.1602.164-5斗2.1602.3025-支渠4.00013.0045-1斗3.2002.7085-4斗3.8402.9365-2斗3.2003.0075-5斗1.2800.9515-3斗3.8403.2815-6斗0.9280.1723.4 排水溝道規(guī)劃布置3.4.1排水溝到規(guī)劃布置原則、各級(jí)排水溝要布置在各自控制范圍的最低處，以便能排除整個(gè)排水地區(qū)的多余水量。、盡量做到高水高排，低水低排，自排為主，抽排為輔。、利用天然河道作排水溝，干溝出口應(yīng)選在承泄區(qū)水位較低和河床比較穩(wěn)定的地方。、上下級(jí)溝道

20、要配合良好，下級(jí)溝道應(yīng)為上級(jí)溝道創(chuàng)造良好的排水條件，使之不發(fā)生雍水。、各級(jí)溝道要與灌溉渠系的布置、土地利用規(guī)劃、道路網(wǎng)、林帶和行政區(qū)劃等協(xié)調(diào)。、工程費(fèi)用小，排水及時(shí)，便于管理。、山區(qū)考慮排除山洪的要求，應(yīng)設(shè)置撇洪溝。3.4.2排水溝道布置灌區(qū)排水溝道布置溝道與灌溉渠道的呈相鄰布置，排水承泄區(qū)為灌區(qū)兩側(cè)的c河、f河，在一二干斗下游處設(shè)置排水閘，干渠北側(cè)與南側(cè)分別排水，在灌區(qū)東側(cè)與河道相鄰處設(shè)置自排水閘。3.5 渠（溝）系建筑物布置渠道在輸水過(guò)程中為，為了克服地形障礙，跨越河川，道路，保障渠道安全，合理分配水量，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃用水，必須在渠道上修建各類建筑物。布置建筑物主要有以下三種配水建筑物分水閘建在

21、上起渠道向下級(jí)渠道分水的地方，上級(jí)渠道的分水閘就是下級(jí)渠道的進(jìn)水閘，結(jié)構(gòu)形式采用開敞式。節(jié)制閘主要用于以下3種情況：a當(dāng)下級(jí)渠道進(jìn)水口水位低于干渠分水點(diǎn)水位時(shí)，為滿足下級(jí)渠道的引水要求，需要在分水口下游設(shè)置節(jié)制閘，雍高上游水位。b下級(jí)渠道實(shí)行輪灌時(shí)，需要在輪灌組的分界處設(shè)置節(jié)制閘。c為保護(hù)渠道上重要建筑物或險(xiǎn)工渠段，退泄降雨期間匯入上游渠段的降雨徑流，通常在它們的上游設(shè)泄水閘，在泄水閘與被保護(hù)建筑物之間設(shè)節(jié)制閘，使多余水量從泄水閘流向天然河道或排水溝道。交叉建筑物隧洞當(dāng)渠道遇到山崗時(shí)，因石質(zhì)堅(jiān)硬，或開挖工程量大，如沿等高線布置渠線過(guò)長(zhǎng)，在這種情況下，可以選擇山崗單薄的地方鑿洞而過(guò)。橋梁渠道與道

22、路相交，渠道水位低于路面，或者，渠道底到路面距離不能滿足凈空要求，要建橋梁滿足交通要求。若修建橋梁不會(huì)改變過(guò)水?dāng)嗝鎰t不產(chǎn)生局部水頭損失，反之則要產(chǎn)生局部水頭損失。泄水建筑物為防止由于沿渠坡面徑流匯入渠道或因下級(jí)（游）渠道事故停水而使渠道水位突然升高，威脅渠道的安全運(yùn)行，必須在重要建筑物和大填方段的上游以及山洪入渠處的下游修建泄水建筑物，泄放多余的水量。為了退泄灌溉余水，干、支、斗渠的末端應(yīng)設(shè)退水閘和退水渠。3.6灌區(qū)規(guī)劃成果綜合以上幾節(jié)內(nèi)容，灌區(qū)規(guī)劃布置成果見附圖1-m灌區(qū)規(guī)劃圖。4 作物灌溉制度設(shè)計(jì)與灌溉用水量計(jì)算m灌區(qū)屬北方半干旱半濕潤(rùn)氣候，灌區(qū)主要種植冬小麥、玉米、棉花、油料、谷物等旱作

23、物。該灌區(qū)土地墾殖率為0.8，作物復(fù)種指數(shù)1.50。作物種植比：小麥0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，春玉米0.1。作物灌溉主要采用地面畦灌或溝灌溉方式。本次設(shè)計(jì)采用設(shè)計(jì)典型年法對(duì)灌區(qū)的用水量進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范gb50288-1999，北方灌區(qū)旱作物的灌溉設(shè)計(jì)保證率取p=50%。4.1 冬小麥灌溉制度4.1.1冬小麥的基本資料冬小麥生育期為10月10日至次年6月12日。根據(jù)試驗(yàn)資料分析，當(dāng)冬小麥計(jì)劃產(chǎn)量為430kg/畝時(shí)，相應(yīng)的需水系數(shù)為0.70m3/kg。各生育階段計(jì)劃濕潤(rùn)層深度及需水模比系數(shù)如表4-1。表4-1 冬小麥各生育階段計(jì)劃濕潤(rùn)層深度與需水

24、模比系數(shù)生育階段起止時(shí)期計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（m）需水模比系數(shù)（%）幼苗期10月10日11月5日0.63.5分蘗期11月6日12月5日0.68.5越冬期12月6日月28日0.64.0返青期3月1日4月4日0.611.0拔節(jié)期4月5日4月29日0.61.031.0抽穗開花期4月30日5月9日1.011.5灌漿期5月10日6月1日1.018.0成熟期6月2日6月12日1.012.5冬小麥生育期內(nèi)降雨資料選用灌區(qū)c縣水文站代表灌區(qū)進(jìn)行分析。c縣水文站地理位置東徑11423，北緯3621，多年平均降水量均值522.4mm。根據(jù)19562000年水文系列資料進(jìn)行頻率分析，由灌溉設(shè)計(jì)保證率取p=50%，確定設(shè)計(jì)

25、典型年：平水年（p=50%，相當(dāng)于1970年）。該年降水量514.7mm，汛期降水量（69月）381.0mm，占全年降水量的74.0%.降雨資料見表4-2.表4-2冬小麥生育期c縣水文站典型年降水量分配表 單位：mm月份日期156101115162021252631105.10.32.515.9110.610.31.1126.30.2121.812.034.912.10.4410.32.712.957.68.44.713.660.30.62.547.34.1.2冬小麥需水量的確定作物需水量的確定運(yùn)用以產(chǎn)量為參數(shù)的需水量系數(shù)法計(jì)算，公式為： 4-1 式中：et作物生育期內(nèi)總需水量，；y作物單位面

26、積產(chǎn)量；k以產(chǎn)量為指標(biāo)的需水系數(shù)，k代表單位產(chǎn)量的需水量，。冬小麥計(jì)劃產(chǎn)量為430公斤/畝，相應(yīng)的需水系數(shù)為0.7所以et=ky=0.7430=301（）。、各生育階段的作物需水量公式為： 4-2式中：某一生育階段的作物需水量，； 需水量的模比系數(shù)，即生育期各階段作物需水量占全生育期作物需水量的百分比；et作物全生育期內(nèi)總需水量，。冬小麥各生育階段的需水量計(jì)算見表4-34-3冬小麥各生育階段的需水量計(jì)算表生育階段各生育階段需水量累計(jì)值()生育階段各生育階段需水量累計(jì)值(）幼苗期10.535拔節(jié)期174.580分蘗期36.120抽穗開花期209.195越冬期48.160灌漿期263.375返青期

27、81.270成熟期301.0004.1.3冬小麥播種前灌水定額的確定播前灌水的目的在于保證作物種子發(fā)芽和出苗所必須的土址含水量或儲(chǔ)水與土址中以供作物生育后期之用，播前灌水往往只進(jìn)行一次。按此式計(jì)算：4-3式中：m播前灌水定額， h土址計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（m）,應(yīng)根據(jù)播前灌水要求決定； n相當(dāng)于h土層內(nèi)的土址孔隙率，以占土壤體積百分?jǐn)?shù)計(jì)；一般為田間持水率，以占空隙的百分比表示，=67%；播前h土層內(nèi)的平均含水率，以占空隙的百分比計(jì)，=42%。由已知數(shù)據(jù)，可得m=40。4.1.4冬小麥生育期灌溉制度（1） 灌溉制度的水量平衡公式 4-4式中：-時(shí)段末計(jì)劃濕潤(rùn)層（h2）內(nèi)的儲(chǔ)水量，；-時(shí)段初計(jì)劃濕潤(rùn)層（

28、h1）儲(chǔ)水量，；-由于計(jì)劃濕潤(rùn)層h增加而增加的水量，；-蓄在h內(nèi)的有效降水量，；k-時(shí)段t內(nèi)的地下水補(bǔ)給，；m-灌溉水量，；et-作物田間需水量，。（2） 參數(shù)確定土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（h）冬小麥各生育期計(jì)劃濕潤(rùn)層厚度見表3-1.確定濕潤(rùn)層h土層內(nèi)允許儲(chǔ)水量的上限及下限，計(jì)算公式為： 4-5式中：w-計(jì)劃濕潤(rùn)層的含水量，；h-計(jì)劃濕潤(rùn)層厚度，m：n-土壤的孔隙率，以百分?jǐn)?shù)表示；-濕潤(rùn)層的土壤含水率，以占土壤體積百分比計(jì)。結(jié)果見表4-4。表4-4wmaxwmin計(jì)算表計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（m）0.60.61.01.0wmax（m3/畝）116.64116.64194.45194.45wmax（m3/畝）

29、75.8175.81126.36126.36（3） 確定有效降雨量有效降雨量可參照以下公式進(jìn)行計(jì)算：= p4-6式中：-有效降雨量，mm；-降雨入滲系數(shù)，本次計(jì)算中由降雨量小于50mm，取=0.8。冬小麥生育期內(nèi)有效降雨量的計(jì)算結(jié)果見表4-5。表4-5有效降雨量計(jì)算結(jié)果表日期（mm)日期(mm)10月上旬4.083月中旬9.68下旬12.724月中旬8.2411月中旬8.245月上旬6.0812月中旬5.04中旬6.722月上旬9.6下旬10.8（4） 地下水補(bǔ)給量地下水補(bǔ)給量為偏于安全，忽略不計(jì)。（5） 由于計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量由計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量可按下式計(jì)算：4-7式中：-由

30、于計(jì)劃濕潤(rùn)層h增加而增加的水量，；-計(jì)劃時(shí)段初、末計(jì)劃層厚度，m；-土壤平均含水率：根據(jù)公式4-7計(jì)算得=64.15。（6） 播種時(shí)土壤含水量的確定播種時(shí)土壤初始含水量以下式計(jì)算：4-8式中：-土壤初始含水量，；h-土壤濕潤(rùn)層厚度，m；n-土壤孔隙率；-土壤含水率。根據(jù)公式4-8計(jì)算的土壤初始含水量為=64.15.（7） 圖解法確定冬小麥生育期的灌溉制度根據(jù)各旬的計(jì)劃層深度h和土壤含水率的上限和下限，求出h土層內(nèi)允許儲(chǔ)水量上限和下限，繪于圖上。分別繪制et、和k 累積曲線以及凈耗水量（et-k)累積曲線。根據(jù)設(shè)計(jì)年雨量，求出滲入土壤的降雨量，逐時(shí)段繪與圖上。自作物生長(zhǎng)初期土壤濕潤(rùn)層儲(chǔ)水量,逐旬

31、減去（et-k)值，即至a點(diǎn)引直線平行于（et-k)曲線，當(dāng)遇有降雨時(shí)再加上降雨入滲量，即得計(jì)劃濕潤(rùn)土層實(shí)際儲(chǔ)水量（w）曲線。當(dāng)w曲線接近時(shí)，即進(jìn)行灌水。灌水日期除考慮水量盈虧的因素外，還應(yīng)考慮作物各發(fā)育階段的生理要求，與灌水相關(guān)的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施以及灌水和耕作的勞動(dòng)組織等。如此繼續(xù)進(jìn)行，即可得全生育期的各次的灌水時(shí)間、灌水定額和灌水次數(shù)。生育期灌溉定額m=，m為各次灌水定額校核灌水率圖 k=4-9式中：死算所得的灌溉定額 繪圖所得的灌溉定額 時(shí)段初和時(shí)段t時(shí)的土址計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的儲(chǔ)水量 賦存于計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的有效雨量 由于計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量 et時(shí)段t內(nèi)的作物田間需水量表4-6冬小麥的灌溉制

32、度表生育階段播前灌水返青期拔節(jié)期開花期灌漿期灌水中間日10.063.094.155.035-25灌水定額（/畝）4040456060經(jīng)校核計(jì)算k=3.26%5%,可以確定冬小麥灌溉制度成果表4-6是合理的。4.2其他作物的灌溉制度夏玉米，棉花，花生，春玉米的灌溉制度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定，各作物的灌溉制度如表4-7所示表4-7其他作物灌溉制度作物名稱生育期灌水次序生育階段灌水中間日（月、日）灌水定額（m3/畝）棉花4月10日10月30日1播前3月20日452現(xiàn)蕾期6月25日403開花結(jié)鈴期7月18日40夏玉米6月13日9月27日1拔節(jié)期7月2日402抽雄期7月20日40春玉米4月15日8月10日1拔節(jié)期

33、5月17日452抽雄期6月24日453灌漿期7月25日45花生6月15日9月25日1花針期8月5日452結(jié)莢期8月20日454.3 灌水率根據(jù)灌區(qū)內(nèi)各種作物的種植比：小麥0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，秋糧0.1；以及主要作物灌水延續(xù)時(shí)間：小麥播前灌1020d，生育期灌水710d；棉花播前灌1020d，生育期510d；玉米播前灌715d，生育期510d；其它作物710d。可以初步確定灌區(qū)灌水率。灌水率可以按下式進(jìn)行計(jì)算：()4-10式中：某次灌水的灌水率，； 第i種作物的種植比； 第i種作物某次灌水的凈灌水定額，； 第i種作物某次灌水的延續(xù)時(shí)間，d。根據(jù)公式4-10計(jì)

34、算得初步灌水率，見表4-8所示。根據(jù)表4-8，繪制初步灌水率圖，見圖4-1。由圖4-1所示，各時(shí)期的灌水率大小相差懸殊，渠道輸水?dāng)鄶嗬m(xù)續(xù)，不利于管理，如果以其中最大的灌水率計(jì)算渠道流量，勢(shì)必偏大，經(jīng)濟(jì)不合理。因此，需對(duì)灌水率圖進(jìn)行必要修正，盡可能的消除灌水高峰和短期停水。修正灌水率圖時(shí)，以不影響作物需水要求為原則。盡量不改變主要作物關(guān)鍵用水期的各次灌水時(shí)間，若必須調(diào)整移動(dòng)，以往前移動(dòng)為主，前后移動(dòng)不超過(guò)3d。應(yīng)使修正后的灌水率圖比較均勻連續(xù)，最小灌水率不應(yīng)小于最大灌水率的40%；使渠道工作平穩(wěn)。消除短期停水，停水時(shí)間不少于5-7天。表4-8各作物灌水率計(jì)算成果表作物 名稱種植面積比灌水次序灌水

35、中間日（月、日）灌水延時(shí)天數(shù)灌水定額（m3/畝灌水率m3/s/萬(wàn)畝冬小麥0.5110月6日10450.260.523月9日10400.2310.534月15日10450.260.545月3日10600.3470.555月25日10600.347棉花0.213月20日5450.2080.226月25日8400.1160.237月18日8400.116夏玉米0.517月2日10400.2310.527月20日10400.231春玉米0.115月17日3450.1740.126月24日3450.1740.137月25日3450.174花生0.218月5日3450.3470.228月20日3450.3

36、47根據(jù)修正原則，對(duì)灌水率圖進(jìn)行以下調(diào)節(jié)：棉花播前灌前移3天；冬小麥第5次灌水前移1天；棉花第1次灌水前移2天；夏玉米第2次灌水前移1天；灌水率圖修正后，修正灌水率圖見圖4-2。根據(jù)修正灌水率圖，q取0.347，作為設(shè)計(jì)渠道的設(shè)計(jì)灌水率。5 灌溉渠道設(shè)計(jì)流量的推算5.1 灌溉渠道工作制度確定灌區(qū)的灌溉渠道工作制度為：干，支渠續(xù)灌，斗農(nóng)渠輪灌，本設(shè)計(jì)中斗渠分為兩個(gè)輪灌組，農(nóng)渠分為兩個(gè)輪灌組。5.2 各支渠流量推算5.2.1典型支渠的選擇根據(jù)灌區(qū)規(guī)劃布置成果，考慮各支渠控制下的農(nóng)渠的控制面積，綜合分析下選取3支渠作為典型支渠進(jìn)行流量推算。5.2.2典型支渠的流量推算典型支渠的基本參數(shù)及工作制度3支

37、渠基本參數(shù)見下表5-1，其中，3支1斗3支5斗情況相同。表5-13支渠基本參數(shù)渠道名稱渠道長(zhǎng)度（km）控制面積(km2)灌溉面積(km2)渠道名稱渠道長(zhǎng)度（km）控制面積(km2)灌溉面積(km2)3支渠4.014.9611.9683支6斗3.22.161.7283支1斗3.22.562.048所屬農(nóng)渠0.6750.2160.1728所屬農(nóng)渠0.80.2560.2048計(jì)算支渠的設(shè)計(jì)田間凈流量在支渠范圍內(nèi)，不考慮損失水量的設(shè)計(jì)田間凈流量為： 5-1式中： 支渠的田間凈流量，m3/s；支渠的灌溉面積，萬(wàn)畝；設(shè)計(jì)灌水率，由前面灌水率計(jì)算得=0.347m3/(s萬(wàn)畝)。由支渠分配到每條農(nóng)渠的田間凈流

38、量： 5-2式中：農(nóng)渠的田間凈流量，m3/s；同時(shí)工作的斗渠數(shù)，此設(shè)計(jì)n=3；每條斗渠里同時(shí)工作的農(nóng)渠數(shù)，此設(shè)計(jì)k=5。計(jì)算農(nóng)渠凈流量 5-3式中：田間水利用系數(shù)，其值為0.90。推算各級(jí)渠道的設(shè)計(jì)流量（毛流量），本計(jì)算采用經(jīng)驗(yàn)公式估算輸水損失的計(jì)算方法。輸水損失系數(shù)： 5-4式中：每公里渠道輸水損失系數(shù)；渠床土壤滲透系數(shù)，中粘壤土取1.9；渠道凈流量，m3/s；渠床土壤透水指數(shù)，中粘壤土取0.4。渠道毛流量： 5-5式中：渠道的毛流量，m3/s；最下游一個(gè)輪灌組灌水時(shí)渠道的平均工作長(zhǎng)度，km，計(jì)算農(nóng)渠毛流量時(shí)，可取農(nóng)渠長(zhǎng)度的一般進(jìn)行估算。計(jì)算典型支渠的灌溉水利用系數(shù) 5-6表5-2典型支渠計(jì)

39、算成果表典型支渠支渠控制面積（萬(wàn)畝）q支田凈（m3/s）同時(shí)工作的農(nóng)渠數(shù)q農(nóng)田凈（m3/s）渠別q凈（m3/s）輸水損失系數(shù)渠道平均工作長(zhǎng)度l（km）q毛（m3/s）支渠灌溉水利用系數(shù) 支水3支渠1.79520.62293*50.0425農(nóng)渠0.04610.0650.40.04730.809斗渠0.23650.03380.720.2423支渠0.72680.02162.80.77075.2.3其他支渠（干斗渠）的流量推算以典型支渠的灌溉水利用系數(shù)作為擴(kuò)大指標(biāo)，用來(lái)計(jì)算其他支渠的設(shè)計(jì)流量。支渠設(shè)計(jì)流量： 5-7式中：支渠的控制面積，萬(wàn)畝。其余符號(hào)同前。表5-3其他支渠流量表渠道名稱灌溉面積（萬(wàn)畝

40、）流量（m3/s）渠道名稱灌溉面積（萬(wàn)畝）流量（m3/s）干一斗0.33020.0931二支2.28880.9817干二斗0.17310.0742四支0.62930.7779一支1.37690.5906五支0.54360.67205.3 干渠流量推算5.3.1干渠設(shè)計(jì)流量干渠簡(jiǎn)單形勢(shì)圖如下。表5-4干渠流量推算表干渠各支渠q支毛（m/s）干渠各段q干凈（m/s）輸水損失系數(shù)各段長(zhǎng)度（km）q干毛（m/s）干一斗0.0931oa段4.22550.01072.47504.3372干二斗0.0742一支0.5906ab段3.99100.01091.54204.0582二支0.9817三支0.7707

41、bc段2.28660.01363.20002.3865四支0.7779cd段1.46750.01632.02301.5159五支0.6720de段.67200.02231.17600.68965.3.2加大流量、減小流量加大流量根據(jù)規(guī)范，續(xù)灌渠道干渠加大流量的加大百分?jǐn)?shù)取35%。5-8減小流量根據(jù)規(guī)范干渠減小流量取設(shè)計(jì)流量的40%。5-9表5-5加大流量、減小流量結(jié)果表渠段oaabbccdde設(shè)計(jì)流量m3/s4.33724.05822.38651.51590.6896加大流量m3/s5.63845.27573.10251.97070.8965減小流量m3/s1.73491.62330.9546

42、0.60640.27586 灌溉渠道斷面設(shè)計(jì)6.1 各支渠口要求的干渠控制水位6-1式中： a0渠道灌溉范圍內(nèi)參考點(diǎn)的地面高程；h參考點(diǎn)與農(nóng)渠水面的高差，h=0.10.2m；l各級(jí)渠道長(zhǎng)度；i各級(jí)渠道的比降；水流通過(guò)渠系建筑物的水頭損失。表6-1各支渠口要求的干渠控制水位位置1、2干斗口1、2支渠口3支渠口4支渠口5支渠口高程（m）58.1456.5955.4954.4053.406.2 干渠橫縱斷面設(shè)計(jì)6.2.1渠道過(guò)水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)灌區(qū)情況，擬定干渠各設(shè)計(jì)參數(shù)如下：表6-2干渠橫斷面設(shè)計(jì)參數(shù)名稱縱坡比降i糙率n邊坡m流速比a寬深比不沖系數(shù)k不淤速度v頂寬超高內(nèi)外數(shù)值1：40000.025

43、1.00.751.032.6520.620.4m3/s1.5m0.5m6.2.2干渠橫縱斷面設(shè)計(jì)根據(jù)6.2.1擬定的參數(shù)進(jìn)行斷面計(jì)算渠道橫斷面設(shè)計(jì)為經(jīng)濟(jì)實(shí)用斷面，先計(jì)算渠道水力最佳斷面，再計(jì)算實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面，斷面選用梯形斷面。計(jì)算公式選用下式。 6-2 6-3 6-4 6-5 6-6 6-7式中：a水力最佳斷面的過(guò)水面積，m2；b水力最佳斷面底寬，m；m渠道內(nèi)邊坡系數(shù)；h水力最佳斷面水深，m； p水力最佳斷面濕周，mp水力最佳斷面水力半徑，mn渠床糙率；q渠道流量，m3/s；c曼寧系數(shù)渠底比降；v水力最佳斷面流速，m/s。已知設(shè)計(jì)流量q、糙率n、內(nèi)邊坡系數(shù)m、渠道比降i，設(shè)定b值，對(duì)h進(jìn)行試算，

44、按公式計(jì)算水力最佳斷面。在水力最佳斷面的基礎(chǔ)上有a=1.03計(jì)算實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面。6-86-9式中:a-水利最優(yōu)斷面的流速與實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面的流速比，a=1.03； -水利最優(yōu)斷面的水深，m；-斷面寬深比，=2.652。計(jì)算結(jié)果如表6-3所示。表6-3設(shè)計(jì)流量下渠道斷面渠段qbhavoa0.68961.50000.56001.16830.59020.5974ab1.51592.50000.94003.24540.46710.6463bc2.38653.00001.13004.67330.51070.6763cd4.05823.50001.32006.36090.63800.7132de4.33723.

45、50001.32006.36090.68190.7180由說(shuō)明書5.3.2可知渠道 加大流量與減小流量，對(duì)其進(jìn)行水力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見下表。表6-4加大流量下渠道斷面渠段q加大bhavv不沖oa0.8965 1.5000 0.6900 1.5188 0.5902 0.6156 ab1.9707 2.5000 1.1200 4.2190 0.4671 0.6660 bc3.1025 3.0000 1.3900 6.0753 0.5107 0.6969 cd5.2757 3.5000 1.6200 8.2692 0.6380 0.7350 de5.6384 3.5000 1.6200 8.2692 0.6819 0.7399 表6-5減小流量下渠道斷面渠段q減小bhavv不沖oa0.2758 1.5000 0.2600 0.4673 0.5902 0.5451 ab0.6064 2.5000 0.4400 1.