贡河引水灌区规划及初步设计毕业设计.doc

农田水利学毕业设计资料（任务书、指示书、基本资料）设计任务书、题目：贡河引水灌区规划及初步设计二、目的：课程设计是巩固和加深本课程所学的知识，培养同学们利用所学的知识解决具体工程问题的独立工作能力，在解决实际问题的过程中,使学过的有关知识系统化、条理化、深刻化为今后的继续学习和工作打下必要的基础。三、任务：根据本地区兴利除害，保证农业高产稳产的要求，规划设计内容包括以下几个主要方面：（）主要作物灌溉制度设计和灌水率图的绘制（二）灌排系统规划1.干、支级灌排系统的规划2.典型支渠控制范围内的斗、农渠及斗、农沟规划3.田间工程规划4.灌排系统建筑物规划（三）灌溉渠道设计1.典型支渠的流量推算2.干渠设计流量推算3.渠道加大流量和最小流量计算4.渠道设计水位推算5.渠道纵横断面设计（四）排水沟道系统设计1.排涝流量和排渍流量计算2.排水沟水位推算3.排水沟纵横断面设计（五）取水方式及取水建筑物设计1. 灌溉取水方式的确定2. 取水建筑物尺寸确定（六）工程量计算主要渠系建筑物统计、灌溉渠道和排水沟道土方量统计。四、成果要求（一）规划设计说明书一份说明书要求内容完整，层次分明，条理清楚，书写端正，文字简练，说理充分，计算图表齐全,页数为40页左右，用a4打印纸打印。（二）1/2.5万灌区总体规划布置图一张c图中应绘出布置的干、支渠和干、支沟线路;用图例绘出主要建筑物的位置;选择一条有代表性的支渠作为典型，详细布置出斗、农级沟渠;灌溉渠道用红实线表示，排水沟道用蓝实线表示，不同级别的沟渠,应用不同粗细的线条表示，沟渠应有名称编号，字体应工整。（三）棉花灌溉制度设计图一张,修正前和修正后的灌水率图各一张。（四）干渠纵横断面设计图一张，典型支沟纵横断面设计图一张。cad出图，设计图纸应图面整洁、线条清晰、表达正确、比例适当、布局合理、注字简明、书写工整、 图例尺寸齐全。五、时间安排熟悉资料、灌区规划2天作物灌溉制度和灌水率图设计 1.5天灌排渠沟设计3天取水方式及取水建筑物尺寸确定 0.5天整理书写设计说明书1天设计指示书本设计指示书所述的内容和方法步骤,仅供同学们在课程设计过程中作参考,不应受其约束。一、灌区基本情况根据所给的设计资料，概括地说明灌区的地理位置、地形、水源、气象、土壤、作物种植、行政区划、常见灾害等情况,进而分析说明灌区开发的必要性和可行性。二、作物灌溉制度和灌水率图设计本灌区种植中稻、棉花、小麦、大麦、绿肥等作物，其中小麦、大麦、绿肥习惯上不灌溉。（一）水稻灌溉制度设计设计灌溉保证率为p=85%，相应的设计代表年为1971年。本地区水稻采用勤浇浅灌，适时晒田的灌水方法。分蘖末期落干晒田三天。根据设计年的逐日降雨量和蒸发量资料，以及其他有关的灌溉资料,要求用水量平衡列表法进行设计。应列出逐日耗水量计算表和生育期灌溉制度水量平衡计算表。计算成果进行校核后列出灌溉制度表，最后根据泡田定额,得出水稻的总灌溉定额。（二）棉花灌溉制度设计棉花灌溉制度要求采用水量平衡图解法进行设计。设计时先列表算出各生育阶段图解所需的各种数据,如计划湿润层内允许储水量上、下限（wmax、wmin）,阶段需水量（e）,次有效降雨量（p）,地下水补给量（k）,由于计划层加深而获得的水量（wt）,以及净耗水量（e一wt一k）等。次有效降雨量的降雨日期，可以其中日降雨最大的日期为准。图解成果应进行校核，最后列出棉花灌溉制度表和总灌溉定额。（三）灌水率图设计根据设计的作物灌溉制度和作物种植面积百分比。以及作物一次灌水延续时间，便可用灌水率计算公式算得每种作物各次灌水的灌水率。绘出灌水率图，并按原则进行修正。绘出修正前与修正后的灌水率图各一张。最后从修正后的灌水率图中，选用最大灌水率作为设计灌水率。三、灌区规划包括以下几方面内容：（）干、支级渠沟的规划布置首先应根据灌区的地形和河沟分布等具体条件拟定规划布置原则，在1/2.5万地形图上布置出干、支两级灌溉渠道和排水沟道。布置干渠时,一方面要考虑控制尽可能多的自流灌溉面积,另一方面要考虑工程的经济合理,安全可靠,在这个前提下选定适宜的比降,从渠首开始布置干渠。对于局部地段，有可能出现不同的布置方案时，应定性分析比较其优缺点,选定较为合理的方案。支渠布置，一方面要考虑地形条件和行政区划，另一方面要注意为斗、农渠和支渠的布置提供方便。要尽量利用灌区原有的河流沟道作为干、支两级排水沟道以便减少工程量。根据规划布置的方案，量出各渠道控制的净灌溉面积和各支沟的排水面积，作为下一步计算渠道设计流量和排水沟的排涝流量的基本资料。（二）典型支渠的布置干、支级渠沟布置好之后,应选择一条面积及其他条件较有代表性的支渠作为典型，在 典型支渠控制范围内进行斗、农级渠沟布置。布置时既要考虑地形条件,又要兼顾轮灌、排水、机耕和田间交通等方面的要求,选用合理的布置方式（灌排相邻或灌排相间），确定适宜的斗、农渠沟的间距和长度。确定末级固定沟道的间距时，有控制雨后地下水位回降的要求，排水期间地下水位是随时间而变化的，地下水流属非恒定流，沟距应按非恒定流、非完整沟公式进行计算。沟深可按下式计算：d = h + h + s式中：d末级固定沟道（农沟）的沟深（米）；h作物要求的地下水埋深（米），参见表11选定；h两沟之间地块中间的地下水位为h时，地下水位与沟内水位之差，一般可取0.2-0.3 米；s末级固定排水沟中的日常水深,一般可取0.1-0.2米。（三）田间工程布置田间工程有纵向布置和横向布置两种形式，应根据地形坡度和农渠的布置情况用适宜的布置形式。田间工程布置，可在说明书中以示意图的形式进行表述。（四）渠系建筑物布置在1/2.5万地形图上布置干、支级渠沟的基础上,还应根据灌溉引水、输水、分水、工程安全、交通和排水等方面的需要,规划布置渠系建筑物,用拟定的图例在规划布置图上表示出来，并列出建筑物统计表。四、灌溉渠道设计（一）典型支渠的流量推算支渠的灌溉面积a支以及拟定的斗、农渠轮灌制度由下至上推求出支渠设计流量。（二）干渠设计流量推算根据求得的各支渠的设计流量,各支渠分水口的位置以及干渠沿线的土质情况，逐段算出干渠的设计流量。（三）渠道加大流量和最小流量计算续灌渠道的加大流量，主要是为满足规划设计中未能预料到的情况或短期加大输水的需要。按式q加大 = （1 + k）q设进行计算。渠顶高程=加大水位+安全超高。渠道的最小流量主要用于校核对下级渠道的水位控制条件和确定修建节制闸的位置。(最小流量用qmin进行计算)。（四）渠道设计水位推算先推求出支渠分水口的设计水位高程b分。求得各支渠的b分后,将其点绘在纵断面图上,按拟定的干渠比降,通过适当的调整,便可推得干渠引水口（渠首）的设计水位。（五）渠道纵横断面设计横断面设计主要确定渠道过水断面尺寸,纵断面设计则要确定满足设计条件的各种水位高程，以及渠底和渠顶高程,两者关系密切，互为影响，设计时应相互兼顾，不能孤立进行。1.横断面设计设计的渠道横断面,除应满足通过设计流量的要求外，还满足渠道纵向稳定和横向稳定的要求。设计条件下的断面尺寸确定后,还要计算通过q加大和q最小时相应的水深h加大和h最小,以便确定渠顶高程和最低水位线。2.纵断面设计h支 = a0+ h + li+式中：h支支渠进水口处的设计水位（米）；a0渠道灌溉范围内控制点的地面高程（米）；h控制点地面与附近末级固定渠道设计水位高差，一般0.1-0.2 米；l渠道长度，米；i渠道比降；水流通过渠系建筑物的水头损失，米。渠道纵断面图绘制时，地面高程线可从地形图中布置的渠线上，按不同的里程对应的地面高程进行绘制。地形变化大的局部渠段取点应密些;反之,可取稀些，并尽可能取整桩号的高程。通过建筑物的水头损失应在水位线中表示出来。五、排水沟道设计（一）排涝流量和排渍流量计算1.排涝流量计算排涝设计标准为五年一遇，相应的一日暴雨为180毫米、要求2天排出。排涝流量按平均排除法计算。2.排渍流量计算。根据灌区的土质情况，可选用排渍模数q渍=0.03m/（skm2）进行排渍流量计算。（二）排水沟水位推算1. 排渍水位z渍可按下式推算上下级沟水位衔接时,可取0.1米的水头损失,d农为排渍水位至田面的高差，推得的z渍应高于外河多年平均日常水位,才能达到自流排水,控制地下水位的要求。2. 排涝水位推算排水沟宜泄除涝设计流量时的排涝水位,可按下式推算，即式中的d农为农沟末端排涝水位至地面的距离，一般取0.2-0.3米，z排涝应略高于排水临界期外河设计洪水位,沟道才能顺畅地自流排水。一般需要自下而上和自上而下的反复推算校核,才能得到满意的结果。（三）排水沟纵横断面设计选择一条新规划的支沟进行纵横断面设计。六、灌溉水源和取水方式对灌溉水源进行水利计算,确定经济合理的取水方式和建筑物尺寸是灌区规划设计的重要内容。本灌区的灌溉水源为贡河,水量较为丰富,根据贡河马头水文站实测水位流量资料和灌区耕地地面高程进行分析,选择取水方式。七、工程量计算对主要建筑物列表统计。表格的内容应包括:建筑物名称、桩号、设计流量和加大流量、上、下游或进出口的水位和渠底高程等,为建筑物的设计提供所需的数据。对干渠和支沟的土方量进行统计。规划设计基本资料一、灌区地形图一张二、灌区基本情况贡河运区位于长江以南某地,南为贡河,北至介荣山，西起马头山，东以龙尾河为界。要求灌溉20米等高线以下的大部分耕地,属兴隆、大胜二乡管辖（以申溪为界,东为兴隆,西为大胜）,人口约8万。灌区地形属山前河谷阶地,地形较为平缓。区内气候温和,年平均气温为16.51，无霜期平均231天。多年平均降雨量1241毫米， 多年平均蒸发量为1165毫米。降雨量虽然充沛,但由于降雨年内分布不均，年际间变化大，与作物需水要求不相适应,常有程度不同的旱象出现;另一方面，由于汛期降雨集中，雨量大,又常出现涝灾。除了旱涝灾害对农业生产造成严重威胁外，区内大部分地区地下水位较高，以吴家沟口的小集为例，其多年平均各月地下水埋深如表1所示。雨后地下水位上升迅速，且回落较慢、三麦经常受渍减产。在旱、涝、渍三种灾害的影响下,本区的农业生产一直很不稳定，产量较低。表1 地下水动态表月 份123456埋深（m）1.791.691.120.740.650.62月 份789101112埋深（m）0.510.631.121.541.811.78不透水层埋深为12.6米左右，土层的渗透系k= 1.3m/d，给水度=0.015，地下水矿比度小于lg/l，土质属中粘壤土,无盐碱化现象。灌区的水源和排水承泄区均为贡河。贡河的水量较为丰富，马头站实测流量水位关系见表2。本设计取贡河洪峰流量q设计为178.00 m/s，校核流量q校核为236.00 m/s。表2 马头站实測的水位流量关系流量（m3/s）051020305070100150200260水位（m）16.016.116.216.516.917.618.018.719.621.222.0灌区内还有申溪、吴家沟和龙尾河，均属于贡河的支流。其情况见表3。贡河为清水河流,最大含沙量小于5%，水质符合灌溉水质标准。贡河在马头站处的上下游1公里河段内，河床均为灰色安山岩,风化不严重，地质条件较好。贡河在马头站处上沿宽60米，深6米,边坡系数约为2.5，河底高程为16.00米。表3 内河基本情况表河沟名称位置沟上沿宽（m）沟底高程（m）沟深（m）吴家沟吴村1018.73.6申溪郭村1619.14.0龙尾河上村2019.35.0灌区设计灌溉保证率采用85%,经频率计算分析，确定设计年为1971年,其逐日降雨量、蒸发量和旬平均流量见表4、表5、表6。水稻灌溉试验资料：需水系数:水稻 = 1.20。泡田定额:80-100米/亩。插秧时田面水深为20mm,分蘖末期落干烤田三天，晒田期的耗水强度近似采用分糵期的数值，其他资料见表7。表4 设计代表年（1971年）贡河马头站实测旬平均流量（m3/s）月份123456789101112上旬5.311.624.230.447.062.568.968.547.725.825.421.0中旬6.717.827.832.048.864.270.068.749.226.024.717.1下旬8.025.028.031.851.063.878.158.039.026.224.010.0表5 马头水文站逐日降水量表（1971）降水量以毫米计日 月一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月112.00.648.7223.73.92.728.835.13.929.540.320.24.00.757.51.534.40.40.561.33.470.76.237.90.788.933.40.226.80.51.513.396.91.31.6103.50.81.8110.33.1121.96.20.21313.617.70.6140.117.330.420.6150.81611.47.940.3170.64.815.08.61811.66.3191.59.056.00.3200.115.657.110.39.2210.76.3*0.25.30.7222.91.41.52.62319.440.333.547.72.51.7246.30.50.23.40.814.6252.01.46.129.74.59.3260.24.41.61.014.8271.00.316.80.7281.014.113.35.11.72912.22.6300.80.714.5311.3表6 马头水文站逐日蒸发量表（1971）蒸发器型式：蒸发器口径80厘米 蒸发器位置特征：陆上蒸发场 蒸发量以mm计日 月一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月11.0b0.52.43.31.36.97.85.03.42.01.820.8b2.21.41.46.34.07.55.71.61.72.43bb1.40.64.11.15.66.04.72.11.32.34bb3.32.32.10.75.57.52.91.11.72.85bb2.11.34.71.68.37.53.53.11.22.465.7b1.41.75.64.38.26.42.81.82.32.271.6b1.60.34.83.31.86.64.12.51.22.38bb2.20.73.93.24.27.22.42.42.91.492.71.94.92.46.04.13.57.32.02.01.51.2101.63.02.44.98.22.07.17.62.04.21.11.3111.20.61.93.45.25.62.26.91.63.81.21.1121.50.83.35.05.02.45.37.21.62.61.61.7131.01.24.23.42.93.86.77.23.22.42.42.0141.00.73.74.15.03.36.26.42.42.12.31.9151.02.03.44.65.22.38.08.13.12.51.61.1161.64.05.01.02.04.411.38.93.92.42.32.8172.23.04.30.62.82.95.38.45.11.71.51.2180.23.04.02.10.97.78.48.63.42.82.11.1192.33.05.12.62.41.38.49.04.51.71.41.0201.50.04.73.32.83.56.79.62.22.41.41.121b0.41.43.75.33.27.910.10.82.42.10.922b0.22.14.13.80.66.08.42.62.91.41.123b0.53.37.13.03.15.75.95.70.81.20.824b1.63.52.14.14.14.95.81.00.71.40.725b0.43.42.51.02.47.58.23.51.11.70.426b1.32.43.53.32.38.36.84.22.61.90.927b0.75:72.33.94.16.44.63.31.63.01.228b0.63.83.61.85.27.35.03.22.44.51.329b2.35.53.15.78.44.71.92.12.30.930b1.14.31.64.97.44.60.63.22.00.83123.1b*1.43.28.33.23.80.9表7 水稻资料生育期返青期分蘖孕穗抽穗乳熟黄熟起止日期水稻10/619/620/620/721/710/811/826/827/813/914/930/9需水模比系数%水稻7252623108田间适宜水层早稻103030104060205080205080104060030深（mm）晚稻103050103060205080205080103050030田间渗漏量早稻1.51.51.51.51.51.5（mm/d）晚稻1.51.51.51.51.51.5棉花灌溉试验资料：需水系数k= 2.07m3/kg;计划产量为籽棉180kg/亩。土壤为中粘壤土，孔隙率为50%,田间持水率占土壤孔隙率的80%;播种时土壤含水率占田间持水率的75%;可满足棉花出苗要求,无需进行播前灌。棉花灌水适宜上限为田间 持水率，适宜下限根据表8选择。次降雨有效利用系统见表9。表8 棉花灌试验资料表生育期幼苗现蕾开始结铃吐絮起止期21/416/617/628/729/726/87/88/10需水模系数（）14253823计划湿润层深度（m）0.40.50.50.60.60.70.70.8地下水补给系数（）0101010土壤含水率下限（占田间持水率的）60606060表9 次降雨有效利用系数次降雨量（mm）555050100100150150200有效利用系数（）00