某水庫灌區(qū)灌溉渠系規(guī)劃布置課程設(shè)計_secret

1、梅河水庫灌區(qū)灌溉渠系規(guī)劃布置初設(shè)說明書一課程設(shè)計目的灌溉排水工程學(xué)課程設(shè)計是使學(xué)生將所學(xué)知識與生產(chǎn)實踐有機結(jié)合的橋梁，也是培養(yǎng)學(xué)生運用本課程理論和技術(shù)知識解決實際問題的重要實踐性環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生運用本課程理論和技術(shù)知識解決實際問題，進一步提高運算、制圖和使用技術(shù)資料的能力。本課程的教學(xué)目的是：1采用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考與自我獲取知識的能力。通過課程設(shè)計實踐，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力。2使學(xué)生掌握水利工程規(guī)劃、設(shè)計的一般方法與規(guī)律。3對學(xué)生進行灌溉工程規(guī)劃布置與設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，提高學(xué)生綜合使用技術(shù)資料（包括基本資料獲取、正確使用標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計規(guī)范、合理選取計算參數(shù)、靈活運

2、用計算公式）與綜合利用所學(xué)知識能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生掌握灌溉（排水）工程設(shè)計的方法與步驟。二. 基本資料梅河水庫是以灌溉、供水結(jié)合發(fā)電的綜合利用工程，總庫容1.25億立米。電站為灌溉期發(fā)電的季節(jié)性電站，整個灌區(qū)利用發(fā)電后的尾水進行灌溉。尾水渠渠底高程為576.5m。2.1灌區(qū)地貌及水文水資源概況梅河水庫灌區(qū)位于梅河以東，大橋河以西，大金河以南的黑嶼嶺北坡，地形南高北低，海拔500600m, 地面坡度1/2501/1000，由于發(fā)源于黑嶼嶺北坡的七條大金河支流的切割作用，使該區(qū)從東到西，川原相間，起伏不平。灌區(qū)土地面積約39.5萬畝, 土地利用系數(shù)0.74。灌區(qū)內(nèi)地表水資

3、源由于受地形，時間和空間的限制，難以全部利用，只能通過可能的工程措施利用一小部分。灌區(qū)作物種植情況與19821998年降雨資料見附表。根據(jù)水文地質(zhì)條件，灌區(qū)分為河谷階地和山前洪積扇兩種地貌類型；河漫灘潛水埋深10m左右，含水層為砂、沙礫石，厚330m, 山前洪積扇潛水埋深2030m，含水層為含泥的砂礫石層，厚1020m。地下水質(zhì)良好，礦化度為0.20.5克/升，PH 值為6.58, 適于灌溉與人畜用水。整個灌區(qū)大部分在金輝縣境內(nèi)，其中有五個較大的集鎮(zhèn)，人口為11萬人。2.2.灌區(qū)土壤地質(zhì)概況在洪積扇上，地表巖性為沖積、洪積的次生黃土和亞沙土。土層厚度隨地形而異，一般為515m, 河灘地沖積土層

4、厚度為1m以內(nèi)，以下為砂石層。沿山坡地帶土壤為沙壤土，洪積扇中部土壤為中壤土，河谷川地土壤為重壤土，土壤物理性質(zhì)見下表：土壤性質(zhì)田間持水量（占土體%）容重（g/cm3）沙壤土17251.51.55中壤土23321.371.49重壤土30421.351.382.3.灌區(qū)水文氣象概況梅河王莊站實測多年平均流量9.09m3/s, 最枯流量0.7 m3/s, 年平均含沙量35.2kg/ m3。大金河多年平均徑流量為31.9億m3, 扣除上游魏家原15.7萬畝的灌溉用水。在灌溉季節(jié)，下游金輝縣境內(nèi)的河川地灌水也很困難，需從梅河水庫供水。灌區(qū)多年平均降雨量為668mm, 65%集中在八、九、十月，年平均氣

5、溫17C, 最高為37C，最低為零下17C。一般年份最大凍土深度4565cm, 時間一般在十二月中旬到一月下旬。2.4.灌溉制度灌區(qū)內(nèi)的主要作物為冬小麥、夏玉米、獼猴桃及水稻等作物，復(fù)種指數(shù)160%，渠系有效利用系數(shù)0.60, 灌溉保證率p=75%.三設(shè)計灌水率的計算。3.1. 對氣象資料進行初步處理與整編，確定計算的典型年。梅河水庫灌區(qū)降雨量頻率計算表年份降雨量序號由大到小P=m/(n+1)*100%(1)(2)(3)(4)(8)1961613.611983752.32.3809523811962530.221964730.74.7619047621963473.231998654.97.1

6、428571431964730.741981652.39.5238095241965645.151975648.111.90476191966410.761965645.114.285714291967458.971988639.416.666666671968587.381984638.719.047619051969429.691961613.621.428571431970500.7101996604.523.809523811971542.3111968587.326.190476191972403.2121974560.528.571428571973395.2131985557.1

7、30.952380951974560.5141971542.333.333333331975648.1151987535.435.714285711976484.2161962530.238.09523811977372.3171992520.940.476190481978441.5181980518.242.857142861979421.3191989518.145.238095241980518.2201994512.847.619047621981652.3211970500.7501982452.3221999496.852.380952381983752.3231976484.2

8、54.761904761984638.7241963473.257.142857141985557.1251967458.959.523809521986282.1261982452.361.90476191987535.4271978441.564.285714291988639.4281969429.666.666666671989518.1291993425.869.047619051990407.9301979421.371.428571431991419.8311991419.873.809523811992520.9321966410.776.190476191993425.833

9、1990407.978.571428571994512.8341972403.280.952380951995325351973395.283.333333331996604.5362000383.585.714285711997240.8371977372.388.09523811998654.938199532590.476190481999496.8392001282.992.857142862000383.5401986282.195.238095242001282.9411997240.897.61904762按設(shè)計灌溉保證率p=75%可確定把1966年作為計算的典型年。1966年的

10、降雨資料如下：月份123456789101112月降雨量mm0.91117.443.515.227.8104.957.683.337.211.80.1將該年的月降雨隨機分配到各旬，分配如下表：由于玉米的生育期只在6、7、8、9月，所以只對這四個月的降雨進行分配。月份各旬降雨量mm上旬中旬下旬60027.87311345.1+15.88036.221.4933+16003.2.作物需水量的計算。日、月參考作物需水量（ETo）資料已給出。典型年（1966年）的氣象資料如下表：月份123456789101112日均ETo0.851.321.952.703.525.424.194.032.522.00

11、1.360.88月ETo26.2937.0760.4381.12109.21162.73129.87125.0075.4662.0740.7527.41玉米的生育期生育階段時間播種育苗6月20日-6月25日出苗-拔節(jié)6月26日-7月12日拔節(jié)-抽穗7月13日-8月8日抽穗-成熟8月9日-9月21日玉米各生育期作物需水量（ET）計算表：生育期時間天數(shù)ET0日KCETC播種育苗6月20日-6月25日65.420.51116.61772出苗-拔節(jié)6月26-6月3055.420.51113.84817月1日-7月12日124.191.05152.84428拔節(jié)-抽穗7月13-7月31194.191.0

12、5183.670118月1-8月884.031.43446.23216抽穗-成熟8月9-8月31234.031.434132.917469月1-9月21212.521.28067.7376總計413.867433.3作物（玉米）灌溉制度的確定。用水量平衡方程分析玉米的灌溉制度，公式如下：Wt和W0分別為時段初和時段末土壤計劃濕潤層內(nèi)的儲水量。收集整理公式中各項參數(shù)如下：1）。土壤計劃濕潤層H。根據(jù)有關(guān)規(guī)定和經(jīng)驗取玉米各生育期計劃濕潤層深度如下表：生育階段計劃濕潤層深度mm播種育苗35出苗-拔節(jié)45拔節(jié)-抽穗55抽穗-成熟702）。土壤最大最小含水率。允許最大含水率取田間持水率=，最小含水率取0

13、.6。=30%。則玉米各生育期最大最小含水率如下表：生育階段（占土體%）（占土體%）播種育苗3018出苗-拔節(jié)3018拔節(jié)-抽穗3018抽穗-成熟30183）。有效降雨量P0P0= P P為設(shè)計降雨量。取0.8。4）。地下水補給量K。在這里地下水補給很少，可以認(rèn)為各生育階段的K=0.5）。由于計劃濕潤層增加而增加的水量WT。WT的計算可采用下公式：WT=（H2-H1）A H1和 H2分別為時段初和末的計劃濕潤層的深度。則可計算初玉米各生育期的WT，結(jié)果如下表：生育階段計劃濕潤層深度A%HWT()播種育苗35130182400出苗-拔節(jié)45130182410024拔節(jié)-抽穗55130182410

14、024抽穗-成熟701301824150366）。灌水定額M。m為灌水定額，計算公式為：m=Wmax-Wmin=AH（）。當(dāng)時段末計劃濕潤層內(nèi)的儲水量Wt接近或小于該時段內(nèi)的最小含水量Wmin時就需要進行灌水，灌水定額按照上公式計算。7）。作物需水量ET。玉米生育期平均日蒸發(fā)蒸騰量e計算如下表：生育階段時間天數(shù)（d）ET()e()播種育苗6月20日-6月25日616.622.77出苗-拔節(jié)6月26日-7月12日1766.693.92拔節(jié)-抽穗7月13日-8月8日27129.94.81抽穗-成熟8月9日-9月21日44200.664.568)。玉米灌溉制度計算表。生育階段WtW0WTP0KMET

15、灌水日期延續(xù)時間d播種育苗84.3478.5022.240016.62出苗-拔節(jié)135108.3724005427.447月2日8120.6135024.80039.2拔節(jié)-抽穗165144.62459.12066101.018月2日813686抽穗-成熟210172.142646.0808491.28月28日10160.8210060.2400109.44合計212.48204413.773.4.灌水率的計算。灌水率計算公式為：（k=1，2，3，）qk，di、Tki、mki分別為第i種作物第k次灌水的灌水率m3/（s100hm2）、灌水延續(xù)時間d、灌水定額m3/ h

16、m2。棉花、小麥、谷子、玉米灌水率計算見下表：灌水率計算作物作物所占面積灌水次數(shù)灌水定額m3/ hm2灌水時間（月.日）延續(xù)時間（d）灌 水 率m3/（s100hm2）始終中間日玉米5015407.27.97.580.039126608.28.98.580.047738408.289.69.1100.0486棉花2518253.274.33.180.0326755.15.85.580.02436756.26.276.2480.02446757.268.27.3080.024谷子2519004.124.214.17100.02628255.35.125.8100.02437506.166.256

17、.21100.02147507.17.197.15100.021小麥5019759.169.279.22120.04727503.193.283.24100.04438254.164.254.21100.04848525.65.155.11100.048作灌水率圖，見附圖1.對灌水率圖作修正，修正后的灌水率圖見附圖2.由修正后的灌水率圖查的最大的灌水率為q=0.048 m3/（s100hm2）四.干、支渠道設(shè)計流量的計算。灌區(qū)干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠布置見附圖。干渠各段長度：渠段名稱OAABBCCDDEEF渠段長度（1000m）2.936.482.46.336.124.49各支渠控制的灌溉面積：

18、支渠名稱一支二支三支四支五支六支控制面積100hm286.2238.9417.1441.5822.0816.03土地利用系數(shù)取0.74。4.1.推求典型支渠（二支渠）及其所屬斗渠、農(nóng)渠的設(shè)計流量。1).農(nóng)渠的設(shè)計流量。二支渠的田間凈流量為：Q二支田凈=A二支qd=0.7438.940.048=1.38（m3/s）斗渠分10組輪灌，同時工作的斗渠有2條；而農(nóng)渠分10組輪灌，同時工作的農(nóng)渠有2條。則農(nóng)渠的田間凈流量為：Q農(nóng)田凈=Q支田凈/（nk）=1.38/（22）=0.345（m3/s）取田間水利用系數(shù)=0.90，則農(nóng)渠的凈流量為：Q農(nóng)凈=Q農(nóng)田凈/=0.245/0.9=0.38（m3/s）灌區(qū)

19、土壤為中壤土，從課本表3-6課查處相應(yīng)的土壤透水性參數(shù)：A=1.9，m=0.4.據(jù)此課計算農(nóng)渠沒千米輸水損失系數(shù)：=2.8農(nóng)渠的毛流量或設(shè)計流量為：L農(nóng)取0.45kmQ農(nóng)毛=Q農(nóng)凈（1+0.15L農(nóng)/100）=0.38（m3/s）2）。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2條，所以斗渠的凈流量為2條農(nóng)渠毛流量之和。Q斗凈=2Q農(nóng)毛=0.76（m3/s）農(nóng)渠要分10組輪灌，各組要求斗渠供給的流量相等。但是第10輪灌組距斗渠較遠，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10輪灌組灌水時需要的斗渠毛流量作為斗渠的設(shè)計流量。斗渠的平均工作長度為L斗 =2.4km斗渠每千米輸

20、水損失系數(shù)為：=2.12斗渠的毛流量或設(shè)計流量為：Q斗毛=Q斗凈（1+0.15L斗/100）=0.77（m3/s）3）。計算二支渠的設(shè)計流量。斗渠分10組輪灌，以第10組輪灌組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=6.65km支渠的凈流量為：Q二支凈=2Q斗凈=1.54（m3/s）支渠每千米輸水損失系數(shù)為：=1.60支渠的毛流量為Q二支毛= Q二支凈（1+0.15L二支/100）=1.56（m3/s）4.2.二支渠灌溉水利用系數(shù)。=Q二支田凈/Q二支毛=1.38/1.77=0.884.3.計算1、3、4、5、6支渠的設(shè)計流量。1）。計算1、3、4、5、6支渠的田間凈流量Q

21、一支田凈=86.220.740.048=3.06（m3/s）Q三支田凈=17.140.740.048=0.6（m3/s）Q四支田凈=41.580.740.048=1.48（m3/s）Q五支田凈=22.080.740.048=0.78（m3/s）Q六支田凈=16.030.740.048=0.57（m3/s）2）。計算1、3、4、5、6支渠的設(shè)計流量以典型支渠（二支渠）的灌溉水利用系數(shù)作為擴大指標(biāo)用來計算其他支渠的設(shè)計流量。=0.8； =0.91；=0.88；=0.90；=0.93Q一支毛=3.06/0.8=3.9（m3/s）Q三支毛=0.6/0.91=0.66（/s）Q四支毛=1.48/0.88

22、=1.68（/s）Q五支毛=0.78/0.90=0.87（/s）Q六支毛=0.57/0.85=0.61（/s）4.4.推求干渠各段的設(shè)計流量。）。EF段的設(shè)計流量QEF凈= Q六支毛=0.61（m3/s）=1.9/0.610.4=2.32QEF毛=0.61（1+0.152.324.49/100）=0.62（m3/s）2）DE段的設(shè)計流量QDE凈=0.62+0.87=1.49（m3/s）=1.9/1.490.4=1.62QDE毛=1.49(1+0.151.626.12/100)=1.55（m3/s）3）CD段的設(shè)計流量QCD凈=1.55+1.68=3.3（m3/s）=1.9/3.30.4=1.1

23、8QCD毛=3.3(1+0.151.186.33/100)=3.4（m3/s）4)BC段的設(shè)計流量QBC凈=3.4+0.66=4.1（m3/s）=1.9/4.10.4=1.08QBC毛=4.1(1+0.151.082.4/100)=4.2（m3/s）5)AB段的設(shè)計流量Q凈=4.2+1.56=5.8（m3/s）=1.9/5.80.4=0.94Q毛=5.8(0.150.946.48/100+1)=5.9（m3/s）6)OA段的設(shè)計流量Q凈=5.9+3.9=9.8（m3/s）=1.9/9.80.4=0.76Q毛=9.8(1+0.150.762.93/100)=11（m3/s）=0.0482220.

24、74/11=0.724.5.各渠段加大流量的計算。渠道的加大流量用下公式計算：Qj=JQd。 Qj為渠道的加大流量，J為流量加大系數(shù)，Qd為渠道設(shè)計流量。各段干渠和典型支渠(二支渠)加大流量計算如下表：渠段號OAABBCCDDEEF典型Qd（m3/s）115.94.23.41.550.621.56J1.181.241.261.271.281.321.28Qj（m3/s）12.987.325.294.321.980.822.00五。灌溉渠道橫縱斷面的設(shè)計。從經(jīng)濟性等方面考慮，該灌區(qū)干、支灌溉渠道都采用梯形斷面。渠道內(nèi)壁用混凝土襯砌。5.1.渠道很斷面的設(shè)計。1）。梯形渠道最佳水力斷面參數(shù)選取及計

25、算。計算結(jié)果如下表：段號inmmQh0b0A0X0R0V0OA0.00050.0171.253.200 11.000 2.050 1.435 8.195 7.995 1.025 1.342 AB0.00050.0171.253.200 5.900 1.620 1.134 5.118 6.318 0.810 1.153 BC0.00050.0171.253.200 4.200 1.430 1.001 3.988 5.577 0.715 1.053 CD0.00050.0171.253.200 3.400 1.320 0.924 3.398 5.148 0.660 1.001 DE0.00050.

26、0171.253.200 1.550 0.980 0.686 1.873 3.822 0.490 0.828 EF0.00050.0171.253.200 0.620 0.700 0.490 0.956 2.730 0.350 0.649 典型0.0010.0131.253.200 1.560 0.780 0.546 1.186 3.042 0.390 1.315 上表中i為渠底比降，n為渠床糙率，m為渠道內(nèi)邊坡系數(shù)，m=2，Q為渠道的設(shè)計流速，h0、b0、A0、X0、R0、V0分別為最佳水力斷面的水深、渠底寬度、過水?dāng)嗝娣e、濕周長、水力半徑、和流速，單位都是米，m。2）。梯形渠道實用經(jīng)濟斷面

27、的水力計算。計算結(jié)果如下表段號malh/h0VARhbOA1.251.010.8231.6621.3298.2771.0103.4072.804AB1.1415.1690.8002.6922.216BC1.0434.0270.7102.3771.956CD0.9913.4320.6502.1941.806DE0.8191.8920.4801.6291.340EF0.6420.9650.3401.1630.957典型1.3021.1980.3801.2961.067上表中V、A、R、h、b分別為實用經(jīng)濟斷面的流速、過水?dāng)嗝婷娣e、水力半徑、水深和底寬，m。3）。渠道斷面穩(wěn)定分析。查得無鋼筋的混凝土

28、襯砌渠道的流速不超過Vcd=2.5m/s。由2）計算結(jié)果看出V Vcd=2.5m/s。即流速滿足要求。4）。渠道過水?dāng)嗝嬉陨喜糠值挠嘘P(guān)尺寸。a。渠道的加大水深的計算。用下公式計算： hj=1.1893/8。 Qj為渠道的加大流量。段號inmmQjhjOA0.00050.0171.253.20012.982.18AB0.00050.0171.253.2007.321.76BC0.00050.0171.253.2005.291.56CD0.00050.0171.253.2004.321.45DE0.00050.0171.253.2001.981.08EF0.00050.0171.253.2000.820.78典型0.0010.0131.253.2002.000.86安全超高計算公式如下：段號OAABBCCDDEEF典型hj2.181.761.561.451.080.780.860.750.640.590.560.470.40.42b。堤頂寬度。渠岸堤頂?shù)膶挾瓤捎孟鹿接嬎悖篋= hj+0.3。各段堤頂寬度計算見下表：段號OAABBCCDDEEF典型hj2.