引水灌区规划设计.docx

贡河引水灌区规划设计一、灌区开发的必要性、可行性分析1.灌区基本概况贡河灌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米等高线一下的大部分耕地，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。2.灌区开发的必要性灌区内气候温和，年平均气温为16.5，无霜期平均231天。多年平均降雨量1241毫米，多年平均蒸发量1165毫米。降雨量虽然充沛，但由于降雨年内分布不均，年际间变率大，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。故需要对灌区进行开发，以降低自然灾害对灌区农业生产的影响，加快经济发展。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）0.510.631.121.541.811.783.灌区开发的可行性灌区地形属山前河谷阶地，地形较为平缓。不透水层埋深为12.6米左右，土层的渗透系数k=1.3米/日，给水度=0.015，地下水矿比度小于1g/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。表2 马头站实测水位关系流量（m3/s）051020305070100150200260水位m16.0 16.1 16.2 16.5 16.9 17.6 18.0 18.7 19.6 21.2 22.0 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。表3内河基本情况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。综上，在本灌区内进行规划开发具有良好的可行性。二、作物灌溉制度和灌水率图设计1确定灌溉设计标准选定灌溉设计保证率灌区p=80%，经过频率计算分析，相应的设计代表年为1971年。1971年灌区马头水文站测得的逐日降雨量、逐日蒸发量（见资料表5、表6）。2水稻灌溉制度设计（早稻、晚稻）水稻泡田定额：80100m3/亩根据水量平衡原理，h1+p+m-wc-d=h2 ，采用列表法： 逐日耗水量计算表生育期灌溉制度水量平衡计算表灌溉制度表总灌溉定额（1）逐日耗水量计算表4 逐日耗水量计算表 et=e0；eti=1/100kiet生育期返青分蘖孕穗抽穗乳熟黄熟全生育期起止月日早稻25/44/55/51/62/616/617/626/627/66/77/714/725/414/7晚稻3/810/811/82/93/922/923/92/103/1013/1014/1023/103/823/10天数（d）早稻1028151010881晚稻8232010111082阶段需水模比系数（%）早稻7242422149100晚稻626272597100阶段需水量（mm）早稻26.2489.9789.9782.4752.4833.74374.90晚稻24.24105.0109.1101.0036.3628.29404.00阶段耗水量（mm）早稻41.24132.00112.5097.4767.4845.74496.3晚稻36.24139.50139.10116.0052.8643.28527.0阶段渗漏量（mm）早稻15.0042.0022.5015.0015.0012.00121.50晚稻12.0034.5030.0015.0016.5015.00123.00逐日耗水量（mm）早稻4.14.77.59.76.75.7晚稻4.56.17.011.64.84.3（2）早稻灌溉制度计算表5 逐日耗水量计算表：表5 早稻灌溉制度计算月日生育期设计淹灌水层逐日耗水量逐日降雨淹灌水层变化灌水量排水量424202025 返青期 1030504.11.417.3260.213.4270.329.62825.52921.43017.3510.613.8223.733.4329.3425.25分蘖期1040604.71.52240617.3712.6833.441.3936.61031.91127.21222.51317.81413.1150.849.2167.952.4171562.7186.364.31959.62054.92150.22245.52340.37011.12465.3256.166.7264.466.42716.86018.52855.32950.630045.931-4.761-9.42孕穗期2050807.543.16030335.6420.248.3534.475.263.471.1763.680.256.3948.81041.31133.8126.232.513251447.515401632.517抽穗期2050809.722.8301843.11956809.42057.18047.4210.270.5221.562.32352.62442.92533.2261.625.127 乳熟期1040606.718.430302811.729353028.37121.623.918.8312.1435.4528.76227黄熟期5.737.9826.896.91011121314校核：h始+p-d+m-wc=h末20+343.4+240-132.3-449.1=22计算无误。由此可得贡河灌区1971年早稻生育期设计灌溉制度，如下表：表6 贡河灌区1971年早稻生育期设计灌溉制度表灌水次数灌水日期灌水定额月日mmmm3/亩142720.00 13.33 251540.00 26.67 36260.00 40.00 461430.00 20.00 561830.00 20.00 662930.00 20.00 77430.00 20.00 合计240.00 160.00 （3）晚稻灌溉制度计算表7晚稻灌溉制度计算表月日生育期设计淹灌水层逐日耗水量逐日降雨淹灌水层变化灌水量排水量83返青期1030504.535.520431526.562270.718.280.514.2929.7201025.211分蘖期1030606.119.11213130.627.5201421.41515.31629.2201723.11817190.311.2203592316.8240.210.92534.83026129.7270.724.32813.331.52925.4300.720311.3015.291-6.12-12.23孕穗期20508073.944.7604441.750.435.1628.1721.181.545.63091.339.9101.834.7113.130.8120.224134730140.440.41533.41626.41749.4301842.41935.4209.237.6215.335.9222.631.523抽穗期20508011.647.767.6243.459.42547.82636.22724.6284330292.6343014.536.910148.774228.88011.23乳熟期1030504.829.55054.740.745.950.541.6636.8732827.2922.41017.61112.81228201323.214黄熟期0304.320.6151617181920210.722232.5校核：h始+p-d+m-wc=h末20+ 229.4+ 340- 81.1- 485.1=23.2 计算无误。由此可得贡河灌区1971年晚稻生育期设计灌溉制度如下表：表8 贡河灌区1971年晚稻生育期设计灌溉制度灌水次数灌水日期灌水定额月日mmmm3/亩18320.00 13.33 28920.00 13.33 381320.00 13.33 481620.00 13.33 582030.00 20.00 682530.00 20.00 79360.00 40.00 89830.00 20.00 991330.00 20.00 1091730.00 20.00 1192830.00 20.00 12101220.00 13.33 合计340.00 226.67 3棉花灌溉制度设计（计算水量平衡图解法）：水量平衡方程：wt-w0=wr+p0+k+m-et降雨入渗量计算 p0=p式中 p次降雨量，对于连续降雨日，p为各日降雨量之和；次降雨有效利用系数，由p查资料表9； p0次降雨入渗量，按发生在最大降雨日计。表9 次降雨量计算表月日次降雨量次降雨入渗量(mm）降雨入渗系数次降雨入渗量（m/万亩）42100.00 2200.00 2300.00 240.500.00 251.400.00 260.200.00 270.300.00 2800.00 2900.00 3000.00 510.60.90.00 223.721.8714.58 300.00 400.00 51.5000.00 600.00 700.00 833.430.060.920.04 900.00 1000.00 1100.00 1200.00 1300.00 1400.00 150.80.90.00 167.900.00 17152718.00 186.300.00 1900.00 2000.00 2100.00 2200.00 2340.336.270.924.18 2400.00 256.100.00 264.400.00 2716.824.5716.38 2800.00 2900.00 3000.00 3100.00 6100.00 200.00 300.00 420.20.750.00 534.452.234.80 63.40.00 700.00 80.2000.00 900.00 1000.00 1100.00 126.25.580.93.72 1300.00 1400.00 1500.00 1600.00 1700.00 1800.00 19560.70.00 2057.180.3653.57 210.200.00 221.500.00 2300.00 2400.00 2500.00 261.6000.00 2700.00 2800.00 2900.00 3000.00 7100.00 23.9000.00 300.00 400.00 500.00 600.00 737.964.440.942.96 826.800.00 96.900.00 1000.00 1100.00 1200.00 1300.00 1400.00 1500.00 1640.344.010.929.34 178.600.00 1800.00 1900.00 2010.39.270.96.18 2100.00 2200.00 2333.530.150.920.10 2400.00 2529.726.730.917.82 2600.00 2700.00 2800.00 2900.00 3000.00 3100.00 8100.00 22.7000.00 300.00 400.00 500.00 600.00 70.7000.00 80.500.00 900.00 1000.00 1100.00 1200.00 130.6000.00 1400.00 1500.00 1600.00 1700.00 1800.00 190.3000.00 2000.00 2100.00 2200.00 2300.00 240.2000.00 2500.90.00 2610.00 270.70.00 2813.313.59.00 2900.00 300.7000.00 311.300.00 9100.00 200.00 33.97.110.94.74 4400.00 50.400.00 600.00 700.00 81.50.90.00 91.30.00 101.80.00 113.17.114.74 120.200.00 13000.00 140.4000.00 1500.00 1600.00 1700.00 1800.00 1900.00 209.20.750.00 215.30.00 222.60.00 2347.751.1534.10 243.40.00 2500.00 2600.00 2700.00 2800.00 292.60.70.00 3014.50.00 10148.787.7158.47 228.80.00 329.50.00 40.70.00 50.50.00 600.00 700.00 800.00 900.00 1000.00 1100.00 1200.001300.00 1420.618.540.912.36 1500.00 1600.00 1700.00 1800.00 1900.00 2000.00 210.7000.00 2200.00 232.5000.00 生育期苗期现蕾期结铃期吐絮期h0.40.50.60.70.8wmin64.03 80.0496.048112.056128.06 wmax106.72 133.4160.08186.76213.44 ki14%25%38%23%eti52.16493.15141.58885.698eti372.6wti20.0120.0120.0120.01wti80.04qi09.31514.15888.5698qi32.0436 4.灌水率计算及灌水率图设计 根据公式qimij/(8.64tij)分别计算早稻、晚稻和棉花各次灌水率，列出灌水率计算表，绘出初步灌水率图，并对初步灌水率图进行修正，得到修正后的灌水率图。灌水率表表10 棉花灌水率表初始日期结束日期早稻灌水率晚稻灌水率棉花灌水率4-144-230.744-244-264-274-300.315-15-145-155-180.625-196-16-26-60.746-76-136-156-210.466-226-286-297-20.467-37-37-47-70.467-87-227-238-10.748-28-28-38-60.318-78-78-88-190.318-208-230.468-128-270.128-258-280.468-299-29-39-110.749-129-129-139-200.460.129-219-279-2810-10.4610-210-1110-1210-150.46灌水率图见附表：5.确定设计灌水率q设和最小灌水率qmin由此得到平均灌水率q设计=0.460，最小灌水率qmin=0.397三、灌区总体规划灌区规划首先要确定灌溉水源和取水方式，根据资料，贡河的水量丰富，水质较好，初步确定为灌溉水源，但是，还要分析贡河在灌溉季节的流量和水位是否满足干渠渠首引水要求，从而确定取水方式，因此，先结合地形条件和水源位置，进行灌排系统布置。1.骨干灌排系统布置根据要求，灌区建成后，使20m等高线以下的大部分耕地得以灌溉，因此，结合地形条件，干渠可平行于20m等高线布置，根据水源位置，取水口初步选择在马头站附近。（图）支渠垂直于干渠布置，支渠控制面积要基本接近，根据地形图，可利用吴家沟、申溪和龙尾河3条天然河道作为排水支沟。2.典型支渠选择与布置农沟间距计算：农沟沟深d=h+h+s农沟间距按非恒定流非完整沟公式计算，以棉花适宜地下水埋深（资料表11）为控制条件。d=h +h+sh=1mh=0.3s=0.2d=1.4m不透水层埋深h0=12.6m，k=1.3m/d， =0.015，l=（kht/ln（4h0/h1）1/2l=509.78，对应=0.893，l=509.78*1/2=经反复迭代，l100，而壤土沟间距不能大于100，故取l=1003渠系建筑物设计规划（1）干、支渠渠系建筑物布置渠系建筑物表干oa支1干ab支2干bc支3干cd支4干末和干渠进水闸11支渠分水闸11114节制闸111111118泄水闸111115渡槽112公路桥1113总2）斗、农渠渠系建筑物布置以支3渠为典型渠道，共有16条斗渠，320条农渠，每条斗渠设一斗门，每一农渠设一农门，共16个斗门，320个农门。4.灌区枢纽布置图（详见附图）四、灌溉渠道设计1.渠道工作制度渠道工作制度采用轮灌方式，并采用集中编组，16 条斗渠每 8 条一组，20条农渠每 10 条一组。干渠设计长度：0-1段：5.49km 1-2段：3.53km 2-3段：4.2km 3-4段：4.12km 总长：17.35km支渠长度：一支渠：4.36km 二支渠：5.50km 三支渠：5.25km 四支渠：6.15km斗渠长度：2km农渠长度：0.575km灌溉面积：一支渠：1.845万亩二支渠：2.827万亩三支渠：3.062万亩四支渠：2.561万亩典型支渠（三支渠）相关资料：斗、农渠数量：斗渠16，每条斗渠分布20条农渠灌溉方式：斗渠、农渠各分2组进行轮灌3典型支渠设计流量推算推求典型支渠（三支渠）及其所属斗、农渠的设计流量计算农渠的设计流量 三支渠的田间净流量为：q3支田净=a3支q设=0.422.45=1.029（m3/s）因为斗、农渠分两组轮灌，同时工作的斗渠有8条，同时工作的农渠有10条，所以农渠的田间净流量为：q农田净=q支田净/（nk）=1.029/（810）=0.0129 （m3/s）取田间水利用系数f =0.95,则农渠的净流量为：q农净=q农田净/f=0.0161/0.95=0.0135 （m3/s）灌区土壤属中粘壤土，相应的土壤透水性系数：a=1.9,m=0.4。据此可以计算农渠每公里输水损失系数：农=a/100qm农净=1.9/（1000.01350.4）=0.106农渠的毛流量为：q农毛=q农净（1+农l农）=0.0135（1+0.09720.288）=0.0140（m3/s）计算斗渠的设计流量 因为一条斗渠内同时工做的农渠有10条，所以，斗渠的净流量等于10条农渠的毛流量之和：q斗净=10q农毛=100.014=0.140（m3/s）农渠分两组轮馆，各组要求斗渠供给的净流量相等。但是，第轮灌组距斗渠进水口较远，输水损失量较多，据此求的斗渠毛流量较大，因此，以第轮灌组灌水是需要的斗渠毛流量作为斗渠的设计流量。斗渠的平均工作长度l斗=1.5km。斗渠每公里输水损失系数为斗=a/100qm斗净=1.9/（1000.1400.4）= 0.0418斗渠的毛流量为：q斗毛=q斗净（1+斗l斗）=0.140（1+0.04171.5）=0.148（m3/s）计算三支渠的设计流量 斗渠也是分两组轮灌，以第轮灌组要求的支渠毛流量作为支渠的设计流量。支渠的平均工作长度l支=4.06km支渠的净流量为：q支净=8q斗毛=80.149=1.19（m3/s）支渠每公里的水水损失系数为：支=a/100qm支净=1.9/（1001.190.4）= 0.0177支渠的毛流量为：q支毛=q支净（1+支l支）=1.19（1+0.01774.06）=1.271（m3/s）其他支渠设计流量推算计算三支渠的灌溉水利用系数：3支水=q3支田净/q3支毛=1.029/1.276=0.809计算一、二、四支渠的设计流量（1）计算一、二、四支渠的田间净流量q1支田净=1.480.42=0.622（m3/s）q2支田净=2.260.42=0.949（m3/s）q4支田净=2.050.42=0.865（m3/s）（2）计算一、二、四支渠的设计流量 以典型支渠（三支渠）的灌溉水利利用系数作为扩大指标，用来计算其他的支渠的设计流量：q1支毛=q1支田净/3支水=0.768（m3/s）q2支毛=q支田净/3支水=1.17（m3/s）q4支毛=q4支田净/3支水=1.07（m3/s）4.推求干渠各段的设计流量4-3段q4- 3净=q4支毛 =1.07（m3/s）4-3=a/100qm4-3=1.9/（1001.070.4）= 0.0185q4-3毛=q4-3净（1+4-3l4-3）=1.07（1+0.01854.12）=1.15（m3/s）3-2段q3-2净=q4-3毛 +q3支毛=1.15+1.276=2.422（m3/s）3-2=a/100qm3-2=1.9/（1002.4220.4）= 0.0133q3-2毛=q3-2净（1+3-2l3-2）=2.422（1+0.01334.20）=2.56（m3/s）2-1段q2-1净=q3-2毛 +q2支毛=2.56+1.18=3.73（m3/s）2-1=a/100qm2-1=1.9/（1003.73.4）= 0.0112q2-1毛=q2-1净（1+2-1l2-1）=3.73（1+0.01123.53）=3.88（m3/s）1-0段q1-0净=q2-1毛 +q1支毛=3.88+0.768=4.64（m3/s）2-1=a/100qm2-1=1.9/（1004.64.4）= 0.0103q2-1毛=q2-1净（1+2-1l2-1）=4.64（1+0.01035.49）=4.91（m3/s）5.推求典型支渠及其他各级渠道最小流量（1）推求典型支渠（三支渠）及其所属斗、农渠的最小流量计算农渠的最小流量 三支渠的田间净流量为：q3支田净=a3支qmin=0.3972.45=0.973（m3/s）因为斗、农渠分两组论轮灌，同时工作的斗渠有8条，同时工作的农渠有10条，所以农渠的田间净流量为：q农田净=q支田净/（nk）=0.972/（810）=0.0122 （m3/s）取田间水利用系数f =0.95,则农渠的净流量为：q农净=q农田净/f=0.0122/0.95=0.0128（m3/s）灌区土壤属中粘壤土，相应的土壤透水性系数：a=1.9,m=0.4。据此可以计算农渠每公里输水损失系数：农=a/100qm农净=1.9/（1000.01280.4）=0.109农渠的毛流量为：q农毛=q农净（1+农l农）=0.0128（1+0.1090.288）=0.0132（m3/s）计算斗渠的设计流量 因为一条斗渠内同时工做的农渠有10条，所以，斗渠的净流量等于10条农渠的毛流量之和：q斗净=10q农毛=100.0132=0.132（m3/s）农渠分两组轮灌，各组要求斗渠供给的净流量相等。但是，第轮灌组距斗渠进水口较远，输水损失量较多，据此求的斗渠毛流量较大，因此，以第轮灌组灌水是需要的斗渠毛流量作为斗渠的最小流量。斗渠的平均工作长度l斗=1.5km。斗渠每公里输水损失系数为斗=a/100qm斗净=1.9/（1000.1320.4）= 0.0427斗渠的毛流量为：q斗毛=q斗净（1+斗l斗）=0.132（1+0.04271.5）=0.140（m3/s）计算三支渠的最小流量 斗渠也是分两组论管，以第轮灌组要求的支渠毛流量作为支渠的最小流量。支渠的平均工作长度l支=4.06km支渠的净流量为：q支净=8q斗毛=80.140=1.12（m3/s）支渠每公里的水水损失系数为：支=a/100qm支净=1.9/（1001.120.4）= 0.0181支渠的毛流量为：q支毛=q支净（1+支l支）=1.12（1+0.01814.06）=1.206（m3/s）（2）计算三支渠的灌溉水利用系数：3支水 =q3支田净/q3支毛=0.972/1.203=0.806（3）计算一、二、四支渠的最小流量计算一、二、四支渠的田间净流量流量q1支田净=1.480.397=0.588（m3/s）q2支田净=2.260.397=0.897（m3/s）q4支田净=2.050.397=0.818（m3/s）计算一二四支渠的最小流量 以典型支渠（三支渠）的灌溉水利利用系数作为扩大指标，用来计算其他的支渠的最小流量：q1支毛=q1支田净/3支水=0.729（m3/s）q2支毛=q支田净/3支水=1.11（m3/s）q4支毛=q4支田净/3支水=1.01（m3/s）（4）推求干渠各段的最小流量4-3段q4- 3净=q4支毛 =1.01（m3/s）4-3=a/100qm4-3=1.9/（1001.010.4）= 0.0189q4-3毛=q4-3净（1+4-3l4-3）=1.01（1+0.01894.12）=1.09（m3/s）3-2段q3-2净=q4-3毛 +q3支毛=1.09+1.206=2.299（m3/s）3-2=a/100qm3-2=1.9/（1002.2990.4）= 0.0136q3-2毛=q3-2净（1+3-2l3-2）=2.293（1+0.01364.20）=2.43（m3/s）2-1段q2-1净=q3-2毛 +q2支毛=2.43+1.11=3.54（m3/s）2-1=a/100qm2-1=1.9/（1003.440.4）= 0.0114q2-1毛=q2-1净（1+2-1l2-1）=3.54（1+0.01143.53）=3.69（m3/s）1-0段q1-0净=q2-1毛 +q1支毛=3.69+0.729=4.42（m3/s）2-1=a/100qm2-1=1.9/（1004.6424）= 0.0105q2-1毛=q2-1净（1+2-1l2-1）=4.42（1+0.01055.49）=4.67（m3/s）6.推求典型支渠、其他支渠及干渠加大流量干渠： qj干=j干qd干=4.911.25=6.14（m3/s）一支渠：qj1支=j1支qd1支=0.771.3=1.00（m3/s）二支渠：qj1支=j2支qd2支=1.171.3=1.52（m3/s）三支渠：qj1支=j3支qd3支=1.271.3=1.65（m3/s）四支渠：qj1支=j4支qd4支=1.071.3=1.39（m3/s）斗渠： qj斗=j斗qd斗=0.1481.35=0.200（m3/s）农渠： qj农=j农qd农=0.01401.35=0.0189（m3/s）表11 流量表：单位：（m3/s）表11 流量表干渠一支渠二支渠三支渠四支渠斗渠农渠设计流量4.910.771.1