馬清河灌區(qū)灌溉排水課程設計

1、. .*農業(yè)大學東方科技學院課程設計說明書課程名稱：灌溉排水工程學題目名稱：馬清河灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設計班 級：2021級水利水電專業(yè)01班姓 名：X琦學號： 5指導教師：王輝評定成績：教師評語： 指導教師簽名： 2021 年 月 日馬清河灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設計一. 根本資料n 1.1灌區(qū)根本情況灌區(qū)位于界榮山以南，馬清河以北，(20m等高線以下的)總面積約12萬畝。氣候溫和。無霜期長，適宜于農作物生長。年平均氣溫16.5，多年平均蒸發(fā)量1065mm，多年平均降水量1112mm。灌區(qū)人口總數約8萬，勞動力1.9萬。申溪以西屬興隆鄉(xiāng)，以東屬大勝鄉(xiāng)。根據農業(yè)規(guī)劃，界榮山上以林、牧、副業(yè)為主，20m

2、等高線以下那么以大田作物為主，種植稻，麥，棉，豆等作物。灌區(qū)上游土質屬中壤，下游龍尾河一帶屬輕砂壤土。地下水埋深一般為45m,土壤及地下水的pH值屬中性，無鹽堿化威脅。界榮山、龍尾山等屬土質丘陵，表土屬中粘壤土，地表56m以下為巖層，申溪及X家溝等溝溪均有巖石露頭，馬頭山陳村以南至馬清河邊巖石遍布地表。X家溝等溝溪縱坡較大，下切較深，一般為78m，上游寬5060m，下游寬7090m，遇暴雨時易發(fā)洪水，近年來已在各溝，溪上游修多處小型水庫，山洪已根本得到控制，對灌區(qū)無威脅。馬清河灌區(qū)為馬清河流域規(guī)劃的組成局部，根據規(guī)劃要求，已在興隆峪上游20km處(圖外)建大型水庫一座，壩頂高程林50.2m，正

3、常水位43.0m，興利庫容1.2×108 m3，總庫容2.3×108m3。灌區(qū)擬在該水庫下游A-A斷面處修建攔河壩式取水樞紐，引取水庫水發(fā)電那么利用尾水進展灌溉。A-A斷面處河底高程30m，砂、卵石覆蓋層厚2.5 m，下為基巖，河道比降1/100，河底寬82m，河面寬120m，水庫所供之水水質良好，含沙量極微，水量亦能完全滿足灌區(qū)用水要求。n 1.2氣象根據當地氣象站資料，設計的中等干旱年(相當于1972年)411月水面蒸發(fā)量(80cm口徑蒸發(fā)皿)及降水量見表2-1及表2-2。n 1.3種植方案及灌溉經歷灌區(qū)以種植水稻為主，兼有少量旱作物，各種作物種植比例見表1-3。表2-

4、1 設計年蒸發(fā)量統(tǒng)計月份4567891011蒸發(fā)量(mm)97.5118.0143.7174.9196.5144.7101.175.6表2-2 設計年降水量統(tǒng)計日月份4567891017.64.6212.717.418.533.41.97.3492.055.31.210.864.87.9-2.878.628.582.5919.1103.6112.52.1121.96.4137.52.31412.11.91.91510.0166.04.13.532.81724.5181.3191.6204.312.611.5211.818.5222.110.620.22.53.6231.410.74.52435

5、.47.4256.2261.5271.1281.53.729307.7313.6月計72.9108.5107.339.825.037.3103.5表2-3作物種植比例作物早稻中稻雙季晚稻棉花種植比例(%)50305020根據該地區(qū)灌溉試驗站觀測資料，設計年(1972)早稻及棉花的根本觀測數據如表2-4及表2-5所示；中稻及晚稻的豐產灌溉制度列于表2-6。表2-4 早稻試驗根本數據生育階段復苗分孽前分孽后孕穗抽穗乳熟黃熟全生育期起止日期(日/月)25/4-4/55/5-14/515/5-1/62/6-16/617/6-30/61/7-11/712/7-20/725/4-20/7天數1010181

6、51411987模比系數(% )7818252l138100田間允許水層深( mm )10-30-5010-40-8020-50-8020-50-10020-50-9010-40-50濕潤滲透強度( mm/d )1.31.31.31.31.31.31.3附注全生育期需水系數=1.0。泡田定額為70m3/畝表2-5 棉花試驗根本數據生育階段幼苗期現蕾期開花結鈴期吐絮期全生育期起止日期(日/月)21/4-16/617/6-28/729/7-26/827/8-6/1121/4-6/11模比系數(%下水補給量占作物需水量的(%)10202225方案濕潤層深(m)0.4-0.5

7、0.5-0.60.6-0.70.7注：方案產量120Kg；需水量系數K=2.67m3Kg；土壤孔隙率48%占土體的百分數；土壤適宜含水率上限為88%占空隙體積的百分數；土壤適宜含水率下限為61.6%占空隙%；田間最大持水率為88%占空隙%；播種時，方案層土壤儲水量為72 m3畝；播前灌之前土壤方案潤濕層0.4m內的平均含水率0=40%占空隙體積的百分數。增加的方案潤濕層的平均含水率可按50%占空隙體積的百分數計。表2-6中稻、雙季晚稻設計年豐產灌溉制度中稻雙季晚稻灌水次序灌水時間 (日/月)灌水定額 (m3/公頃)灌水次序灌水時間 (日/月)灌水定額 (m3/公頃)17/550119/7502

8、26/525227/71534/62531/825410/62547/820520/630512/82562/730623/83078/730727/830814/730831/830922/73096/9301029/7251012/9301110/8201119/9301230/920灌溉定額320(m3/公頃)灌溉定額335(m3/公頃)二.早稻及棉花的灌溉制度計算2.1早稻的灌溉制度計算由的氣象資料可知，在早稻的全生育期的蒸發(fā)量為=394.06所以可得各生育階段的需水量，繼而可得出逐日耗水量。列入上表。逐日耗水量計算表 生育期 復苗 分蘗前 分蘗后 孕穗 抽穗 乳熟 黃熟 全生育期起止

9、月日4.25-5.45.5-5.145.15-6.16.2-6.166.17-6.307.1-7.117.12-7.204.25-7.20 天數101018151411987模比系數78182521138100階段需水量27.5831.5270.9398.5282.7551.2331.52394.06階段滲漏量131323.419.518.214.311.7113.1階段耗水量40.5844.5294.33118.02100.9565.5343.22507.15逐日耗水量4.14.55.27.97.26.04.8又知泡田日期為4月13日至4月24日，泡田定額為，。=39mm因此取初始淹灌水層為

10、80.8mm.當淹灌水層減去逐日耗水量，加上逐日降雨量后假設小于最小田間允許最小水層深度那么設計灌水，當大于最大田間允許水層深度那么設計排水。水量平衡方程：WtW0=WrP0KMET。早稻生育期灌溉制度計算列如下表。早稻生育期灌溉制度計算表 日期生育期設計淹灌水層 逐日耗水量 逐日降雨淹灌水層變化灌水量排水量42480.8255026.72645.92741.8281.539.229復苗期10-30-504.135.13031.05126.9222.833.422.149250.060.051.246.767.950.1728.574.1869.6965.110分蘗期10-40-804.560

11、.6112.558.6126.460.51356.01451.51546.3166.047.11724.566.41861.21956.02050.82145.62210.651.02310.756.524分蘗末20-50-905.251.32546.12640.9271.136.8283.735.32930.13024.93149.7306144.5217.454.031.948.0440.1532.2624.3746.4308 孕穗20-50-1007.938.5930.61022.71144.8301236.91329.0141.923.01545.1301637.21730.01822

12、.81945.6302038.42131.22249.273.223抽穗20-50-907.266.02435.490.04.22582.8261.577.12769.92862.72955.53048.37142.3236.3330.3424.3518.36 乳熟10-40-506.012.3736.330830.3924.31018.31112.31213141510.016 黃熟 濕潤4.84.117181920校核：未包括黃熟期！與7月20日淹灌水層深度相符。可得早稻生育期設計灌溉制度，如下表。灌水次數灌水日期灌水總數mmm3/畝1泡田4.137046.6725.313020.0 36

13、.73020.0 46.113020.0 56.153020.0 66.183020.0 77.73020.0 合計250166.7 2.2棉花的灌溉制度計算棉花全生育期的需水量為即其各生育階段的需水量為各生育階段地下水補給量為由于方案濕潤層增加而增加的水量方案濕潤層的最大、最小蓄水量：數據整理得下表：生育階段幼苗期現蕾期開花結鈴期吐絮期全生育期起止日期4/21-6/166/17-7/287/29-8/268/27-11/64/21-11/6模比系段需水量57.796.176.989.7 320.4地下水補給量5.819.216.922.4方案濕潤層深0.40.50.

14、60.7Wt0161616儲水量上限112.7140.87169.04197.22儲水量下限78.8998.61118.33138.05降雨入滲量處理：有效降雨。當旬內有接連兩天或兩天以上的降雨時，看做一次降雨，將其累加，如不是那么就為一次降雨。當一次降雨小于5mm時，為0；當一次降雨在550mm時，取為0.9；當一次降雨大于50mm時，取為0.7。由此可得入滲的有效降雨量如下表。 有效降雨量生育階段 起止日期 P0 月日 mm m3/ 畝4.21-4.304.773.185.1-5.1093.162.07幼苗5.11-5.2035.4623.645.21-5.3119.1712.786.1-

15、6.1017.3711.586.11-6.16006.17-6.20006.21-6.3076.1450.76現蕾7.1-7.10007.11-7.2012.698.467.21-7.2812.968.647.29-7.3110.176.788.1-8.109.726.48開花結鈴8.11-8.2012.698.468.21-8.26008.27-8.31009.1-9.106.754.389.11-9.2000吐絮9.21-9.3019.8913.2610.1-10.1026.8217.8810.11-10.2039.8726.5810.21-10.315.583.7211.1-11.600

16、最初土壤方案濕潤層內的蓄水量為，根據水量平衡方程：可依次推出棉花各生育期內土壤方案濕潤層內的蓄水量，當所得小于或接近該生育期內的最小蓄水量時，那么需進展灌水；當大于最大蓄水量時，那么需排水。播前灌水定額：棉花灌溉制度計算表見下表：所以可得棉花灌溉制度為： 棉花生育期灌溉制度表生育階段灌水次數灌水定額灌水時間 播前灌灌水定額161.474.15幼苗期2204.21 結鈴期3307.29吐絮期4408.27 總計151.47三.灌水率計算3.1根據所計算得的早稻、棉花及給出的中稻、雙季晚稻的灌溉制度以及作物比例分別計算出其灌溉率。各次灌水的灌水率為計算過程見下表。 灌水率計算表作物作物所占面積灌水

17、次數灌水定額 灌水時間灌水延續(xù)時間灌水率(m3/畝始終中間日 d m3/(s*萬畝) 1泡田704.13-4.244.18120.342305.31-6.44.340.433306.7-6.96.830.584306.11-6.146.1340.43505306.15-6.176.1630.586306.18-6.216.2040.43早稻7307.7-7.97.830.588207.11-7.137.1230.38 1泡田505.7-5.165.13100.172255.26-5.295.2740.223256.4-6.86.650.174256.10-6.126.1130.295306.2

18、0-6.246.2250.21中稻306307.2-7.47.330.357307.8-7.117.140.268307.14-7.187.1650.219307.22-7.267.2450.2110257.29-7.317.330.2911208.10-8.138.1240.17 1泡田507.19-7.257.2270.412157.27-7.297.2830.293258.1-8.48.240.364208.7-8.108.840.295258.12-8.168.1450.296308.23-8.258.2430.58雙季晚稻507308.27-8.308.2840.438308.31-

19、9.49.250.359309.6-9.89.730.5810309.12-9.149.1330.5811309.19-9.239.2150.3512209.30-10.310.240.2820161.474.15-4.214.1870.20 棉花2204.21-4.284.2580.063307.29-8.68.290.084408.27-9.38.3180.16將所得灌水率繪在方格紙上得初步灌水率圖，后經修正后得最后的灌水率圖，選取延續(xù)時間較長的最大灌水率值。取修正后的灌水率為0.38m3/(s*萬畝).灌水率圖修正后的灌水率圖四.灌溉渠系規(guī)劃布置4.1渠道布置本灌區(qū)灌溉渠道分為干、支、斗

20、、農四級固定渠道。本灌區(qū)屬于小坡度地區(qū)。一支布置在整個灌區(qū)的西面，與等高線成一定的角度。二支布置在X家溝和申溪之間，三、四支布置在整個灌區(qū)的東面。第二支渠灌溉面積適中，可作為典型支渠，該支渠有8條斗渠，斗渠長3200m，取第四斗渠為典型斗渠。每條斗渠有16條農渠，農渠長600m,間距200m，可取四斗七農為典型農渠。本灌區(qū)采用明溝排水，分別在X溝和X家溝之間及X家灣和申溪之間的洪溝布置排水溝。另外，在每個條田中均設置排水溝，防止因排水不暢，引起地下水抬升，使土壤發(fā)生次生鹽堿化。布置圖見附圖三。五渠道設計流量計算5.1確定工作制度干支渠續(xù)灌，斗、農輪灌各分兩組。5.2典型支渠設計流量計算灌區(qū)總面

21、積約為12萬畝，干渠長為16.5km，各支渠的長度及灌溉面積列入下表。 支渠長度及灌溉面積渠別一支二支 三支四支合計 長度km3.704.804.128.0820.72灌溉面積 1.92 2.343.564.18125.2.1典型支渠二支渠及其所屬斗、農渠的設計流量A計算農渠的設計流量 二支渠的田間凈流量為因斗、農渠分兩組輪灌，同時工作的斗渠有4條，同時工作的農渠有8條，所以，農渠的田間凈流量為：取田間水利用系數，農渠的凈流量灌區(qū)土壤屬中粘壤土，查表4-1得相應的土壤透水性參數：因此農渠每公里輸水損失系數為：取農渠的計算長度為：農渠的的設計流量為：B計算斗渠的設計流量因一條斗渠內同時工作的農渠

22、有8條；即斗渠的流量為：農渠分兩組輪灌，各組要求斗渠供給的凈流量相等。但是，第輪灌組距斗渠進水口較遠，輸水損失水量較多，據此求得的斗渠毛流量較大，因此以第輪灌組的斗渠毛流量作為斗渠的設計流量。斗渠的平均工作長度為。斗渠每公里輸水損失系數為：斗渠的設計流量為：。C計算二支渠的設計流量斗渠也是分兩組輪灌，以第輪灌組要求的支渠毛流量作為支渠的設計流量。支渠的平均工作長度?。?。支渠的凈流量為：支渠每公里輸水損失系數為支渠的設計流量為：5.2.2計算二支渠的灌溉水利用系數5.2.3計算一、三、四支渠設計流量A計算一、三、四支渠的田間凈流量B計算一、三、四支渠的設計流量以典型支渠二支渠的灌溉水利用系數作為

23、擴大指標，用來計算其他支渠的設計流量。5.2.4推求干渠各段的設計流量ACD段的設計流量BBC段的設計流量CAB段的設計流量DOA段的設計流量6.灌溉渠道的斷面設計6.1渠道橫斷面設計由資料查表，可取邊坡系數渠底比降渠床糙率系數6.1.1干渠橫斷面設計采用經濟適用斷面A OA段：取，=0.82寬深比=1.66所以可得校核不沖不淤取即有因此有，滿足要求，說明斷面尺寸符合要求，即干渠OA段的斷面尺寸為：，。干渠AB、BC、CD以及典型支渠二支皆采用經濟適用斷面計算，其結果列入下表。=0.82斷面尺寸設計錯誤！無效。經校核皆滿足，說明以上橫斷面尺寸都符合要求。6.1.2斗、農渠斷面設計采用水力最優(yōu)斷面A 典型斗渠：計算寬深比可得因有可知，得典型斗渠的斷面尺寸為，符合要求。B典型農渠：寬深比；所以因即，滿足要求，因此得典型農渠橫斷面尺寸為，。6.2渠道縱斷面設計縱斷面設計的任務是根據灌溉水位要求確定渠道的空間位置，包括設計水位、渠底高程、堤頂高程、最小水位等。其中堤頂高程、最小水位確實定需確定最小水深和加大水深。即需確定最小流量與加大流量。為保證