農(nóng)田灌溉規(guī)劃設(shè)計

1、M灌區(qū)農(nóng)田灌溉規(guī)劃設(shè)計目 錄第一章 基本資料1第一節(jié) 自然地理條件1一.地理位置及范圍1二.地形地貌1三.水文1四.氣象1五.土壤1六.水文地質(zhì)2第二節(jié) 社會經(jīng)濟條件2一.工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況2二.自然災(zāi)害2三.現(xiàn)有水利工程情況3四.灌區(qū)開發(fā)要求3第三節(jié) 灌溉排水設(shè)計依據(jù)的資料3第四節(jié) 灌水率設(shè)計資料4第五節(jié) 排水模數(shù)計算資料5第六節(jié) 田間水利用系數(shù)5第二章 農(nóng)作物灌溉制度設(shè)計6第一節(jié) 作物需水量的計算6第二節(jié) 有效降雨量6第三節(jié) 計算定額6第四節(jié) 灌水率7第三章 設(shè)計面雨量的確定12第四章 灌溉渠道流量的計算13一.計算農(nóng)渠的設(shè)計流量13二.計算斗渠的設(shè)計流量13三.計算支渠的設(shè)計流量14第五章

2、干渠渠道斷面設(shè)計16第六章 渠道縱斷面設(shè)計21第七章 土方量計算22附圖25第1章 基本資料第1節(jié) 自然地理條件 一.地理位置及范圍M灌區(qū)位于我國北方某地。灌區(qū)范圍西起鐵路，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。二.地形地貌灌區(qū)屬山前沖積扇平原，地形平坦?？偟内厔菔俏髂细邧|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(guān)附近有一常年積水的湖泊草泥洼。三.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(diào)節(jié)

3、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。四.氣象M灌區(qū)屬半干旱半濕潤氣候。氣溫以7月份最高，在25以上；1月份最低，在- 2左右。無霜期220天。春季常有旱風(fēng)，尤以五六月份的干熱風(fēng)危害最大，風(fēng)向偏南，風(fēng)力可達(dá)六七級；冬季多西北風(fēng)，風(fēng)力最大可達(dá)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。五.土壤灌區(qū)內(nèi)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%。六.水文地

4、質(zhì)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)濟條件一.工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況灌區(qū)是以糧棉為主的農(nóng)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%）。

5、復(fù)種指數(shù)1.6。灌區(qū)內(nèi)各村鎮(zhèn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)比較發(fā)達(dá)，有紡織、成衣、糧油加工、陶瓷、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(nóng)藥、冶煉和煤炭等重工業(yè)。西部山區(qū)盛產(chǎn)石料，C河河灘盛產(chǎn)砂及卵石。灌區(qū)內(nèi)人口較稠密，勞動力充足，建筑業(yè)熟練的技術(shù)工人較多。二.自然災(zāi)害本地區(qū)解放前為一多災(zāi)低產(chǎn)地區(qū)，洪、澇、旱、堿災(zāi)害頻繁，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平低下，人民生活困難，貧苦農(nóng)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(zāi)。各地亦修建了一些小型水利工程，旱澇災(zāi)害已趨緩和。據(jù)解放后40年統(tǒng)計和調(diào)查，各種自然災(zāi)害的情況如下：

6、旱災(zāi)：在灌區(qū)內(nèi)普遍存在，以春旱為主，秋旱次之，成災(zāi)率在50%70%左右。澇災(zāi)：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(zāi)較輕，成災(zāi)率在30%50%之間；東部古河床、九里牌至四十里鋪一線以東，澇災(zāi)較重，成災(zāi)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(chǎn)10%。三.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(chǎn)等多目標(biāo)綜合利用水庫，水庫興利調(diào)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(zhì)良好，下泄之水無泥沙，水溫適中，含鹽量小于0.001%。y水庫放

7、水洞最低水位（干渠渠首設(shè)計水位）為68m。灌區(qū)內(nèi)機井較多。四.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(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的糧棉生產(chǎn)基地。按照流域規(guī)劃的統(tǒng)一安排，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(nóng)田灌溉用水。灌區(qū)內(nèi)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

8、模系數(shù)的累計值（%）幼苗期分蘗期越冬期返青期拔節(jié)期抽穗開花期乳熟期黃熟期10.111.511.612.512.63.13.24.104.115.15.25.175.186.46.56.160.60.60.60.60.80.80.80.80.83.511.014.024.055.068.086.0100.0第三節(jié) 灌溉排水設(shè)計依據(jù)的資料(1)典型年（中早年）冬小麥灌溉制度設(shè)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(dāng)冬小麥計劃產(chǎn)量為300kg/畝時，相應(yīng)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(shè)1-1。土壤適宜含水率上限為田間持水率，下限為田

9、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(shè)計降雨保證率采用75%，經(jīng)分析設(shè)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(shè)3所示。表1-3 典型年（中旱年）

10、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(jié)鈴期7月13日45夏玉米6月17日9月15日1拔節(jié)期7月2日402抽穗期7月20日403灌漿期8月8日30春玉米4月15日8月10日1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45第四節(jié) 灌水率設(shè)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

11、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設(shè)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的方法可參看習(xí)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/(s·km2)。第六節(jié) 田間水利用系數(shù)田，可取0. 95。26第二章 農(nóng)作物灌溉制度設(shè)計第一節(jié) 作物需水量的計算以產(chǎn)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(dāng)冬小麥計劃產(chǎn)量為300kg/畝，相應(yīng)的需水系數(shù)K=1m3/kg則得ET=KY=1×300再根據(jù)表設(shè)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：

12、ETi=KiET幼苗期：ET1=3.5%×300=10.5 m3/畝分蘗期：ET2=（11%-3.5%）×300=22.5 m3/畝越冬期：ET3=（14%-11%）×300=9 m3/畝返青期：ET4=（24%-14%）×300=30 m3/畝拔節(jié)期：ET5=（55%-24%）×300=93 m3/畝抽穗開花期：ET6=（68%-55%）×300=39 m3/畝乳熟期：ET7=（86%-68%）×300=54 m3/畝黃熟期：ET8=（100%-86%）×300=42 m3/畝第二節(jié) 有效降雨量由資料可知典型年（

13、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)的有效降雨量以此可計算其它時期的有效降雨量，計算結(jié)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，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M0和各生育期的灌溉定額Mi，計算過程如下：播前灌水定額各生育期灌溉定額： 其中地下水利用量從偏安全考慮，忽略不計。則，幼苗期：max=75%×41.3

14、%=30.98% s=75%×41.3%×95%=29.43% 表2-1 各生育期的灌溉定額計算表生育階段計劃濕潤層深度(m)各生育階段需水量各生育階段有效降雨量H深度內(nèi)土壤田間持水率土壤適宜含水率(占田間持水率)H深度內(nèi)播前土壤平均含水率各生育期灌溉定額幼苗期0.6157.52.530.98%95%29.43%14.68分蘗期0.6337.510.7529.43%95%27.96%119.3越冬期0.6135140.727.96%99%27.68%-31.07返青期0.60.845022527.68%90%24.91%-109.61拔節(jié)期0.8139525024.91%8

15、0%19.93%543.42抽穗開花期0.8585019.93%85%16.94%223.81乳熟期0.8810369.416.94%90%15.25%236.45黃熟期0.863081.615.25%90%13.73%364.78第四節(jié) 灌水率根據(jù)公式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）作物名稱生育期灌水次序生育階段灌水延續(xù)時間（d）灌水定額灌水率灌水時間冬小麥9.219.301播前151010.280.047 9.159.3010.111.52幼苗期1214.680.001 10.1110.201

16、1.612.53分蘗期10119.30.00811.2011.2912.63.1越冬期0 3.24.10返青期04.115.14拔節(jié)期12543.420.034.114.225.25.175抽穗開花期12223.810.012 5.065.175.186.46乳熟期12236.450.013 5.246.046.56.167黃熟期12364.780.021 6.056.16棉花4月10日10月30日1播前109000.021 3.153.242現(xiàn)蕾期106000.014 6.216.303開花結(jié)鈴期106750.016 7.097.17夏玉米6月17日9月15日1拔節(jié)期126000.035 6

17、.277.082抽穗期126000.035 7.167.253灌漿期124500.026 8.038.14春玉米4月15日8月10日1冬灌（儲水）129000.017 11.1411.252拔節(jié)期126750.013 5.125.233抽穗期126750.013 6.196.304灌漿期126750.013 7.197.30表2-3 各作物各生育期的灌水率（修改后）作物名稱生育期灌水次序生育階段灌水延續(xù)時間（d）灌水定額灌水率灌水時間冬小麥9.219.301播前151010.280.047 9.159.3010.111.52幼苗期1214.680.001 10.1110.2011.612.53

18、分蘗期10119.30.00811.2212.0212.63.1越冬期0 3.24.10返青期04.115.14拔節(jié)期12543.420.034.114.225.25.175抽穗開花期12223.810.013 5.035.135.186.46乳熟期12236.450.013 5.246.046.56.167黃熟期12364.780.021 6.056.16棉花4月10日10月30日1播前109000.021 3.153.242現(xiàn)蕾期106000.014 6.176.273開花結(jié)鈴期106750.016 7.097.17夏玉米6月17日9月15日1拔節(jié)期126000.035 6.277.082

19、抽穗期126000.032 7.187.313灌漿期124500.026 8.068.17春玉米4月15日8月10日1冬灌（儲水）129000.017 11.1111.222拔節(jié)期126750.013 5.145.233抽穗期126750.013 6.176.274灌漿期126750.013 7.187.31圖2-1 灌區(qū)初步灌水率圖圖2-2 灌區(qū)調(diào)整后的灌水率圖第三章 設(shè)計面雨量的確定利用內(nèi)插法可求得則算系數(shù)=,則P=Y=1×147=147mm;1.前期影響雨量的確定：根據(jù)圖我們可知Pa=49.71mm2.設(shè)計徑流深的確定：P+Pa=147+49.71=196.71mm查圖可知R=

20、50mm3.求最大模數(shù)地上：qmax=0.041×500.93×88-0.33=0.36地下：0.03m3/(s·km2)第四章 灌溉渠道流量的計算以六支為例一.計算農(nóng)渠的設(shè)計流量Q6支田凈=A六支×q設(shè)=9.8×0.035=0.343m3/s現(xiàn)假設(shè)斗渠，農(nóng)渠分兩組輪灌，同時工作的斗渠有3條，同時工作的農(nóng)渠有3條，所以農(nóng)渠的田間凈流量為：而f=0.95，則農(nóng)渠的凈流量為：又因為A=1.9，m=0.4 則：所以：二.計算斗渠的設(shè)計流量因為一條斗渠內(nèi)同時工作的農(nóng)渠有3條，所以斗渠的凈流量等于3條農(nóng)渠的毛流量之和。Q斗凈1=3×0.042=

21、0.126（m3/s)農(nóng)渠分兩組輪灌，各組要求斗供給的凈流量相等。但是，第二輪輪灌距斗渠進水口較遠(yuǎn)，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(shè)計流量。斗渠的平均長度為L斗=1.44km斗渠每公里輸水損失系數(shù)為：所以：三.計算支渠的設(shè)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(shè)計流量。支渠的平均工作長度L支=2.912kmQ支凈=3×Q斗毛=3×0.134=0.402（m3/s)則：照理可得各干支斗農(nóng)渠的流量就算結(jié)果看表4-1表4-1 各干支斗農(nóng)渠的流量計算表Q支田m3/sQ田凈m3/sQ凈m3/sLmQ

22、毛m3/s一、二支農(nóng)渠0.2110.0700.0740.0540.80.077支渠0.230.0341.760.24三、四支農(nóng)渠0.230.0580.0610.0580.660.063斗渠0.1260.0441.170.191支渠0.3820.0281.830.40五、六支農(nóng)渠0.3430.0380.040.0690.740.042斗渠0.1260.0441.440.134支渠0.4020.0272.9120.434七、八支農(nóng)渠0.3240.0360.0380.070.70.04斗渠0.120.0441.440.13支渠0.390.0282.70.42九支農(nóng)渠0.30.0330.0350.07

23、30.520.036斗渠0.1080.0461.440.115支渠0.3450.0292.040.37十支農(nóng)渠1-40.310.0260.0270.0320.520.0275-80.0390.0410.0270.520.042斗渠1-40.0810.0521.440.0875-80.0840.0510.910.088支渠1-40.3480.0290.4380.35續(xù)表7Q支田m3/sQ田凈m3/sQ凈m3/sLmQ毛m3/s十支支渠5-80.3520.0291.610.374-5干渠0.740.0212.260.783-4干渠1.620.0162.231.682-3干渠2.550.0131.8

24、12.611-2干渠3.410.0122.533.510-1干渠3.990.0113.14.13第五章 干渠渠道斷面設(shè)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；干渠(0+0003+100)設(shè)計流量，底寬b=2.5m,坡降i=1/285，由可得渠道的斷面面積，計算過程見表5-1。表5-1 干渠(0+0003+100)各水深試算表h（m）A(m2)X(m)R(m)C(m0.5/s)Q(m2/s)備注0.30.863.460.2556.660.720.41.203.780.3258.991.330.441.343.910.3459.771.63最小流量0.61

25、.954.420.4462.323.180.682.284.680.4963.364.16設(shè)計流量0.762.624.930.5364.295.31加大流量 查P79表4-16取 流速滿足條件該斷面橫斷面圖見圖5-1圖5-1 干渠(0+0003+100)橫斷面圖干渠(3+1005+630)設(shè)計流量，底寬b=2.5m,坡降i=1/1760，由可得渠道的斷面面積，計算過程見表5-2。表5-2 干渠(3+1005+630)各水深試算表h（m）A(m2)X(m)R(m)C(m0.5/s)Q(m2/s)備注0.51.56 4.10 0.38 60.82 0.86 0.61.95 4.42 0.44 62

26、.32 1.28 0.672.24 4.65 0.48 63.23 1.62 最小流量13.75 5.70 0.66 66.61 3.92 1.013.80 5.73 0.66 66.70 4.00 設(shè)計流量1.124.37 6.09 0.72 67.59 5.05 加大流量查P79表4-16取 流速滿足條件該斷面橫斷面圖見圖5-2圖5-2 干渠(3+1005+630)橫斷面圖干渠(5+6307+440)設(shè)計流量，加大流量，底寬b=2.5m,坡降i=1/1760，由可得渠道的斷面面積，計算過程見表5-3。h（m）A(m2)X(m)R(m)C(m0.5/s)Q(m2/s)備注0.51.56 4.

27、10 0.38 60.82 0.86 0.61.95 4.42 0.44 62.32 1.28 0.622.03 4.48 0.45 62.59 1.37 最小流量0.82.80 5.06 0.55 64.72 2.39 0.943.45 5.51 0.63 66.08 3.41 設(shè)計流量1.054.00 5.86 0.68 67.03 4.37 加大流量表5-3 干渠(5+6307+440)各水深試算表查P79表4-16取 流速滿足條件該斷面橫斷面圖見圖5-3圖5-3 干渠(5+6307+440)橫斷面圖干渠(7+4409+670)設(shè)計流量，底寬b=2.5m,坡降i=1/1760，由可得渠道

28、的斷面面積，計算過程見表5-4。表5-4 干渠(7+4409+670)各水深試算表h（m）A(m2)X(m)R(m)C(m0.5/s)Q(m2/s)備注0.51.56 4.10 0.38 60.82 0.86 0.521.64 4.16 0.39 61.14 0.94 0.541.71 4.23 0.41 61.45 1.02 最小流量0.61.95 4.42 0.44 62.32 1.28 0.832.94 5.16 0.57 65.03 2.59 設(shè)計流量0.923.36 5.45 0.62 65.90 3.25 加大流量查P79表4-16取 流速滿足條件該斷面橫斷面圖見圖5-4圖5-4 干渠（7+4409+670)橫斷面圖干渠(9+67011+930)設(shè)計流量，底寬b=2.5m,坡降i=1/1760，由可得渠道的斷面面積，計算過程見表5-5。表5-5 干渠（9+67011+930)各水深試算表h（m）A(m2)X(m)R(m)C(m0.5/s)Q(m2/s)備注0.30.86 3.46 0.25 56.66 0.29 0.41.20 3.78 0.32 58.99 0.54 0.441.34 3.91