灌溉排水課程設(shè)計(jì)匯本

1、PAGE PAGE 20農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課程名稱：灌溉排水工程學(xué) 題目名稱：馬清河灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì) 班 級(jí)：2007 級(jí) 水利水電 專業(yè) 01 班姓 名： 熊璐 學(xué) 號(hào)： 200740616107 指導(dǎo)教師： 王輝 評(píng)定成績(jī)：教師評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)老師簽名： 20 年 月 日馬清河灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)1.基本資料1.1灌區(qū)基本情況灌區(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(wàn)畝。氣候溫和。無(wú)霜期長(zhǎng)，適宜于農(nóng)作物生長(zhǎng)。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(shù)約8萬(wàn)，勞動(dòng)力1.9萬(wàn)。申溪以西屬興隆鄉(xiāng)，以東屬大勝鄉(xiāng)

2、。根據(jù)農(nóng)業(yè)規(guī)劃，界榮山上以林、牧、副業(yè)為主，20m等高線以下則以大田作物為主，種植稻，麥，棉，豆等作物。灌區(qū)上游土質(zhì)屬中壤，下游龍尾河一帶屬輕壤土。地下水埋深一般為45m,土壤及地下水的pH值屬中性，無(wú)鹽堿化威脅。界榮山、龍尾山等屬土質(zhì)丘陵，表土屬中粘壤土，地表56m以下為巖層，申溪及吳家溝等溝溪均有巖石露頭，馬頭山村以南至馬清河邊巖石遍布地表。吳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(shí)易發(fā)洪水，近年來(lái)已在各溝，溪上游修多處小型水庫(kù)，山洪已基本得到控制，對(duì)灌區(qū)無(wú)威脅。Q灌區(qū)為馬清河流域規(guī)劃的組成部分，根據(jù)規(guī)劃要求，已在興隆峪上游20km處(圖外)

3、建大型水庫(kù)一座，壩頂高程林50.2m，正常水位43.0m，興利庫(kù)容1.2108 m3，總庫(kù)容2.3108m3。Q灌區(qū)擬在該水庫(kù)下游A-A斷面處修建攔河壩式取水樞紐，引取水庫(kù)水發(fā)電則利用尾水進(jìn)行灌溉。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(kù)所供之水水質(zhì)良好，含沙量極微，水量亦能完全滿足灌區(qū)用水要求。1.2氣象根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳举Y料，設(shè)計(jì)的中等干旱年(相當(dāng)于1972年)411月水面蒸發(fā)量(80cm口徑蒸發(fā)皿)及降水量見(jiàn)表2-1及表2-2。1.3種植計(jì)劃及灌溉經(jīng)驗(yàn)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(jiàn)表1-3

4、。表2-1 設(shè)計(jì)年蒸發(fā)量統(tǒng)計(jì)月份4567891011蒸發(fā)量(mm)97.5118.0143.7174.9196.5144.7101.175.6表2-2 設(shè)計(jì)年降水量統(tǒng)計(jì)日月份4567891017.64.6212.717.418.533.41.97.3492.055.31.210.864.87.9-2.878.628.582.5919.1103.6112.52.1121.920137.52.31412.11.91.91510.0166.04.13.532.81724.5181.3191.6204.312.611.5211.818.5222.110.620.22.53.6231.410.74.52

5、435.47.425 6.2261.5271.1281.53.729307.7313.6月計(jì)72.9212.1107.339.825.037.3103.5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(jù)該地區(qū)灌溉試驗(yàn)站觀測(cè)資料，設(shè)計(jì)年(1972)早稻及棉花的基本觀測(cè)數(shù)據(jù)如表2-4及表2-5所示；中稻及晚稻的豐產(chǎn)灌溉制度列于表2-6。表2-4 早稻試驗(yàn)基本數(shù)據(jù)生育階段復(fù)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(shù)101

6、018151411987模比系數(shù)(% )7818252l138100田間允許水層深( mm )10-30-5010-40-8020-50-8020-50-10020-50-9010-40-50濕潤(rùn)滲透強(qiáng)度( mm/d )1.31.31.31.31.31.31.3附注全生育期需水系數(shù)=1.0。表2-5 棉花試驗(yàn)基本數(shù)據(jù)生育階段幼苗期現(xiàn)蕾期開(kāi)花結(jié)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(shù)(%下水補(bǔ)給量占作物需水量的(%)10202225計(jì)劃濕潤(rùn)層深(m)0.4-0.50.5-0.6

7、0.6-0.70.7注：計(jì)劃產(chǎn)量120Kg；需水量系數(shù)K=2.67m3Kg；土壤孔隙率48%（占土體的百分?jǐn)?shù)）；土壤適宜含水率上限為70%（占空隙體積的百分?jǐn)?shù)），下限為35%（占空隙%）；田間最大持水率為70%（占空隙%）；播種時(shí)，計(jì)劃層土壤儲(chǔ)水量為72 m3畝；播前灌之前土壤計(jì)劃潤(rùn)濕層（0.4m）的平均含水率0=40%（占空隙體積的百分?jǐn)?shù)）。增加的計(jì)劃潤(rùn)濕層的平均含水率可按50%（占空隙體積的百分?jǐn)?shù)）計(jì)。表2-6中稻、雙季晚稻設(shè)計(jì)年豐產(chǎn)灌溉制度中稻雙季晚稻灌水次序灌水時(shí)間 (日/月)灌水定額 (m3/公頃)灌水次序灌水時(shí)間 (日/月)灌水定額 (m3/公頃)17/550119/750226/

8、525227/71534/62531/825410/62547/820520/630512/82562/730623/83078/730727/830814/730831/830922/73096/9301029/7251012/9301110/8301119/9301230/920灌溉定額320(m3/公頃)灌溉定額335(m3/公頃)2.早稻及棉花的灌溉制度計(jì)算2.1早稻的灌溉制度計(jì)算由已知的氣象資料可知，在早稻的全生育期的蒸發(fā)量為所以可得各生育階段的需水量，繼而可得出逐日耗水量。列入下表。 逐日耗水量計(jì)算表 生育期 復(fù)苗 分蘗前 分蘗后 孕穗 抽穗 乳熟 黃熟 全生育期起止月日4.25-

9、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(shù)101018151411987模比系數(shù)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4.064.455.247.877.215.964.8又知泡田日期為4月13日至4月24日，泡田定額為，。即得初始淹灌水層為10.4mm.

10、當(dāng)淹灌水層減去逐日耗水量，加上逐日降雨量后若小于最小田間允許最小水層深度則設(shè)計(jì)灌水，當(dāng)大于最大田間允許水層深度則設(shè)計(jì)排水。水量平衡方程：WtW0=WrP0KMET。早稻生育期灌溉制度計(jì)算列如下表。 早稻生育期灌溉制度計(jì)算表 日期生育期設(shè)計(jì)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42410.452516.34102612.332738.2730281.535.7129復(fù)苗期10-30-504.0631.653027.595123.53219.4733.418.814925056.851.246.7567.950.2728.574.258 69.8965.3510分蘗期10-40-8

11、04.4560.9112.558.95122074.51370.051465.61560.3616661.121724.580.381875.141969.92064.662159.422210.664.782310.770.2424分蘗末20-50-905.24652559.762654.52271.150.38283.748.842943.63038.363133.126127.88217.437.4131.931.444 23.57545.730637.83729.968 孕穗20-50-1007.8722.09954.22401046.351138.481230.611322.7414

12、1.956.77401548.9 1641.031733.821826.611959.04402052.192144.982220.257.9723抽穗20-50-907.2150.762435.478.952571.74261.566.032758.822851.612944.43037.197131.23225.27319.31413.35537.39306 乳熟10-40-505.9631.43725.47819.51913.551037.59301131.631226.831322.031417.23151022.4316 黃熟 濕潤(rùn)4.84.121.731716.931812.131

13、97.33202.53校核：與7月11日淹灌水層基本相符?？傻迷绲旧谠O(shè)計(jì)灌溉制度，如下表。 早稻生育期灌溉制度表灌水次數(shù)灌水日期 灌水定額月（日） mmm3/畝14.25106.6724.27302036.5302046.94026.6756.144026.6766.194026.6777.5302087.13020 總計(jì)250166.682.2棉花的灌溉制度計(jì)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(bǔ)給量為由于計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量計(jì)劃濕潤(rùn)層的最大、最小蓄水量：降雨入滲量處理：有效降雨為。當(dāng)旬有接連兩天或兩天以上的降雨時(shí)，看做一次降雨，將其累加，如不是則就為一

14、次降雨。當(dāng)一次降雨小于5mm時(shí)，為0；當(dāng)一次降雨在550mm時(shí)，取為0.9；當(dāng)一次降雨大于50mm時(shí)，取為0.75。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4.21-4.304.773.185.1-5.1099.7566.5幼苗5.11-5.2047.731.85.21-5.3119.1712.786.1-6.1017.3711.586.11-6.16006.17-6.20006.21-6.3050.0433.36現(xiàn)蕾7.1-7.10007.11-7.2012.698.467.21-7.2812.968.647.29-7.3110.176

15、.788.1-8.109.726.48開(kāi)花結(jié)鈴8.11-8.2012.788.528.21-8.26008.27-8.31009.1-9.106.754.389.11-9.2000吐絮9.21-9.3019.8913.2610.1-10.1043.4728.9810.11-10.2039.8726.5810.21-10.315.583.7211.1-11.600最初土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層的蓄水量為，根據(jù)水量平衡方程：可依次推出棉花各生育期土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層的蓄水量，當(dāng)所得小于或接近該生育期的最小蓄水量時(shí)，則需進(jìn)行灌水；當(dāng)大于最大蓄水量時(shí)，則需排水。播前灌水定額棉花灌溉制度計(jì)算表見(jiàn)附表一。所以可得棉花灌溉制

16、度為 棉花生育期灌溉制度表生育階段灌水次數(shù)灌水定額灌水時(shí)間 播前灌138.424.15 結(jié)鈴期2658.5 總計(jì)103.423.灌水率計(jì)算3.1根據(jù)所計(jì)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(jì)算出其灌溉率。各次灌水的灌水率為計(jì)算過(guò)程見(jiàn)下表。 灌水率計(jì)算表作物作物所占面積灌水次數(shù)灌水定額 灌水時(shí)間灌水延續(xù)時(shí)間 灌水率 (m3/畝）始終 中間日 （d） m3/(s*萬(wàn)畝) 1（泡田）704.13-4.244.18120.342104.25-4.274.2630.14 3304.27-4.304.2940.434306.5-6.96.750.355406.9-6.136.1

17、150.46早稻506406.14-6.176.1540.587406.19-6.236.2150.468307.5-7.87.640.439307.10-7.147.1250.35 1（泡田）505.7-5.175.13110.162255.26-5.295.2740.223256.4-6.86.650.174256.10-6.126.1130.295306.20-6.246.2250.21 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

18、.2911208.10-8.138.1240.17 1（泡田）507.19-7.267.2280.362157.27-7.297.2830.293258.1-8.48.240.364208.7-8.108.840.295258.12-8.168.1450.296308.23-8.258.2430.58雙季晚稻507308.27-8.308.2840.438308.31-9.49.250.359309.6-9.89.730.5810309.12-9.149.1330.5811309.19-9.239.2150.3512309.30-10.310.240.43 棉花20138.424.15-4.2

19、14.1870.132656.5-6.136.890.17將所得灌水率繪在方格紙上得初步灌水率圖（見(jiàn)附圖一），后經(jīng)修正后得最后的灌水率圖（附圖二），選取延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的最大灌水率值。取修正后的灌水率為0.46 m3/(s*萬(wàn)畝).4.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、農(nóng)四級(jí)固定渠道。本灌區(qū)屬于小坡度地區(qū)。一支布置在整個(gè)灌區(qū)的西面，與等高線成一定的角度。二支布置在吳家溝和申溪之間，三支布置在整個(gè)灌區(qū)的東面，即整個(gè)灌區(qū)由三條支渠控制。第三支渠灌溉面積適中，可作為典型支渠，該支渠有8條斗渠，斗渠長(zhǎng)3000m，取第五斗渠為典型斗渠。每條斗渠有10條農(nóng)渠，長(zhǎng)800m,間距300m

20、，可取五斗二農(nóng)為典型農(nóng)渠。本灌區(qū)采用明溝排水，分別在吳溝和吳家溝之間及家灣和申溪之間的洪溝布置排水溝。另外，在每個(gè)條田中均設(shè)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(jiàn)附圖三。5渠道設(shè)計(jì)流量計(jì)算5.1確定工作制度干支渠續(xù)灌，斗、農(nóng)輪灌（各分兩組）。5.2典型支渠設(shè)計(jì)流量計(jì)算灌區(qū)總面積約為12萬(wàn)畝，干渠長(zhǎng)為16.5km，各支渠的長(zhǎng)度及灌溉面積列入下表。 支渠長(zhǎng)度及灌溉面積 渠別 一支 二支 三支 合計(jì) 長(zhǎng)度（km） 2.8 4.23.2 10.2灌溉面積（萬(wàn)畝） 2.72 4.414.87 125.2.1典型支渠（三支渠）及其所屬斗、農(nóng)渠的設(shè)計(jì)流量A計(jì)算農(nóng)渠的設(shè)計(jì)流量

21、 三支渠的田間凈流量為因斗、農(nóng)渠分兩組輪灌，同時(shí)工作的斗渠有4條，同時(shí)工作的農(nóng)渠有5條，所以，農(nóng)渠的田間凈流量為：取田間水利用系數(shù)，農(nóng)渠的凈流量灌區(qū)土壤屬中粘壤土，查表得相應(yīng)的土壤透水性參數(shù)： 。因此農(nóng)渠每公里輸水損失系數(shù)為：取農(nóng)渠的計(jì)算長(zhǎng)度為：農(nóng)渠的的設(shè)計(jì)流量為B計(jì)算斗渠的設(shè)計(jì)流量因一條斗渠同時(shí)工作的農(nóng)渠有5條，即斗渠的流量為：農(nóng)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(jìn)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，因此以第輪灌組的斗渠毛流量作為斗渠的設(shè)計(jì)流量。斗渠的工作長(zhǎng)度為。斗渠每公里輸水損失系數(shù)為：斗渠的設(shè)計(jì)流量為：。C.計(jì)算三支渠的設(shè)計(jì)流量斗渠也是分兩

22、組輪灌，以第輪灌組要求的支渠毛流量作為支渠的設(shè)計(jì)流量。支渠的工作長(zhǎng)度?。?。支渠的凈流量為：支渠每公里輸水損失系數(shù)為支渠的設(shè)計(jì)流量為5.2.2計(jì)算三支渠的灌溉水利用系數(shù)5.2.3計(jì)算一、二支渠的設(shè)計(jì)流量A計(jì)算一、二支渠的田間凈流量B計(jì)算一、二支渠的設(shè)計(jì)流量以典型支渠（三支渠）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。5.2.4推求干渠各段的設(shè)計(jì)流量ABC段的設(shè)計(jì)流量BAB段的設(shè)計(jì)流量COA段的設(shè)計(jì)流量6.灌溉渠道的斷面設(shè)計(jì)6.1渠道橫斷面設(shè)計(jì)由已知資料查表，可取 61.1干渠橫斷面設(shè)計(jì)采用經(jīng)濟(jì)適用斷面OA段：取，寬深比所以可得校核不沖不淤取 即有因此有，滿足要求，說(shuō)明斷面尺寸符合

23、要求，即干渠OA段的斷面尺寸為：，。干渠AB、BC段以及典型支渠（三支）皆采用經(jīng)濟(jì)適用斷面計(jì)算，其結(jié)果列入下表。 斷面尺寸設(shè)計(jì)渠別QhbAB RAB6.41.544.799759.151.070.66 0.31 0.75BC3.711.253.896.437.430.870.580.280.713支3.431.223.796.117.240.840.560.220.70經(jīng)校核皆滿足，說(shuō)明以上橫斷面尺寸都符合要求。6.1.2斗、農(nóng)渠斷面設(shè)計(jì)采用水力最優(yōu)斷面典型斗渠：計(jì)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(nóng)渠：寬深比所以因即，滿足要求，因此得典型農(nóng)渠橫斷面尺寸為，。6.2渠道縱斷面設(shè)計(jì)縱斷面設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)灌溉水位要求確定渠道的空間位置，包括設(shè)計(jì)水位、渠底高程、堤頂高程、最小水位等。其中堤頂高程、最小