农田灌溉规划设计

广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计M灌区农田灌溉规划设计广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计目录第一章基本资料1第一节自然地理条件1一地理位置及范围1二地形地貌1三水文1四气象1五土壤1六水文地质2第二节社会经济条件2一工农业生产情况2二自然灾害2三现有水利工程情况3四灌区开发要求3第三节灌溉排水设计依据的资料3第四节灌水率设计资料4第五节排水模数计算资料5第六节田间水利用系数5第二章农作物灌溉制度设计6第一节作物需水量的计算6第二节有效降雨量6广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计第三节计算定额6第四节灌水率7第三章设计面雨量的确定12第四章灌溉渠道流量的计算13一计算农渠的设计流量13二计算斗渠的设计流量13三计算支渠的设计流量14第五章干渠渠道断面设计16第六章渠道纵断面设计21第七章土方量计算22附图25广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计1第1章基本资料第1节自然地理条件一地理位置及范围M灌区位于我国北方某地。灌区范围西起铁路，东至精深公路，南临C河，北连F河。总面积82KM2，约合123万亩。M灌区地形图见附录。二地形地貌灌区属山前冲积扇平原，地形平坦。总的趋势是西南高东北低，地面坡度一般在1/1500之间。灌区东北部有一条古河床遗迹，地面上仅残留沙丘。草桥关附近有一常年积水的湖泊草泥洼。三水文C河及F河皆发源于西部山区，出山后向东穿过铁路即进入平原。二河出山口处建有X水库及Y水库，并于C河沿岸修筑了堤防，基本上可控制一般洪水。经二库调节后，除汛期外，河水位均低于地面，地表水及地下水皆可自流排入二河。四气象M灌区属半干旱半湿润气候。气温以7月份最高，在25以上；1月份最低，在2左右。无霜期220天。春季常有旱风，尤以五六月份的干热风危害最大，风向偏南，风力可达六七级；冬季多西北风，风力最大可达八九级。多年平均降水量5172MM，多集中在七八两月，占全年降水量的78，冬春雨量极少，多年平均蒸发量1357MM。干燥度262。五土壤灌区内土壤大部为中壤土，肥力中等，灌区东部有小部分盐渍化现象。经广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计2测定灌区土壤080CM平均容重151T/M3，空隙率413（占土体的），田间持水率为空隙体积的75。六水文地质灌区不透水层顶板埋深为20M，含水层渗透系数K3M/D，灌溉季节深层渗漏的灌溉水对地下水的补给强度LMM/D。地下水等水位线大致与地面等高线平行，地下水流向大致为东北方向。在古河床、九里牌与四十里铺以西，地下水埋深在23M之间，矿化度小于LG/L；以东埋深在12M之间，有时小于1M或接近地表，矿化度在13G/L之间。地下水的补给来源在汛期是降雨，旱季是灌溉；地下水的消耗主要是蒸发。地下水动态类型为降雨（灌溉）蒸发型，主要是垂直运动。第二节社会经济条件一工农业生产情况灌区是以粮棉为主的农业地区，主要作物有小麦（种植比占60）、棉花（占20）、春玉米（占20）及夏玉米（占60）。复种指数16。灌区内各村镇的乡镇企业比较发达，有纺织、成衣、粮油加工、陶瓷、酿酒、罐头等轻工业；铁路沿线及西部山区有机械制造、水泥、化肥、塑料制品、农药、冶炼和煤炭等重工业。西部山区盛产石料，C河河滩盛产砂及卵石。灌区内人口较稠密，劳动力充足，建筑业熟练的技术工人较多。二自然灾害本地区解放前为一多灾低产地区，洪、涝、旱、碱灾害频繁，农业生产水平低下，人民生活困难，贫苦农民过着糠菜半年粮的艰苦岁月。解放后，特别是在全流域进行治理之后，由于Y和X两座水库及堤防的作用，一般洪水得到了控制，不致成灾。各地亦修建了一些小型水利工程，旱涝灾害已趋缓和。据解放后40年统计和调查，各种自然灾害的情况如下旱灾在灌区内普遍存在，以春旱为主，秋旱次之，成灾率在5070左右。涝灾在靠近铁路的灌区西部一带，极少发生；申部地区涝灾较轻，成灾率在3050之间；东部古河床、九里牌至四十里铺一线以东，涝灾较重，广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计3成灾率在4070左右。盐渍化灌区东部古河床、九里牌至四十里铺一线以东零星分布有1万亩轻盐渍土，表层土壤含盐量在022604，作物减产10。三现有水利工程情况在C河及F河修建的Y水库及X水库皆为防洪、灌溉、发电及水产等多目标综合利用水库，水库兴利调节按灌溉、发电要求计算，故水库下泄流量可以满足灌溉要求。水库的水质良好，下泄之水无泥沙，水温适中，含盐量小于0001。Y水库放水洞最低水位（干渠渠首设计水位）为68M。灌区内机井较多。四灌区开发要求根据国民经济发展规划及流域规划，拟将本灌区建成旱涝保收，高产稳产的粮棉生产基地。按照流域规划的统一安排，灌溉水源的分配方案是X水库提供F河以西以北的灌溉水源；Y水库提供M灌区的灌溉水源。地下水主要供各地国有工业、乡镇企业用水、城镇居民生活用水及铁路以西高地的农田灌溉用水。灌区内的机井主要供人畜饮用及零星菜地的灌溉，除特殊情况外，不用来灌溉大田。灌区开发以灌溉为主，同时解决涝渍问题；对于盐渍化土壤采取排水改良措施，不考虑冲洗改良。表11冬小麦各生育阶段计划湿润层深度及需水模系数生育阶段起止日期计划湿润层深度M需水模系数的累计值（）幼苗期分蘖期越冬期返青期拔节期抽穗开花期乳熟期黄熟期101115116125126313241041151525175186465616060606060808080808351101402405506808601000广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计4第三节灌溉排水设计依据的资料1典型年（中早年）冬小麦灌溉制度设计资料。冬小麦生育期从10月1日至次年6月16日。根据试验资料分析，当冬小麦计划产量为300KG/亩时，相应的需水系数K10M3/KG。各生育阶段计划湿润层及需水模系数如表设11。土壤适宜含水率上限为田间持水率，下限为田间持水率的60，播前灌（9月24日）以前天然土壤含水率为48（占空隙体积）。由于计划湿润层增加而增加的土体，其土壤含水量按田间持水率的90计。设计降雨保证率采用75，经分析设计年小麦生育期逐句有效降雨量如表12。表12典型年（中旱年）冬小麦生育期逐句有效降雨量单位MM月份101112123456上旬0516545136中旬132下旬225250315240地下水利用量从偏于安全考虑，可以忽略不计。在进行播前灌的情况下，播种时土骧含水率按田间持水率的90计。2典型年（中旱年）其它作物灌溉制度，可根据经验拟定，如表设3所示。表13典型年（中旱年）棉花、玉米的灌溉制度作物名称生育期灌水次序生育阶段灌水中间日灌水定额M3/亩1播前3月20日602现蕾期6月25日40棉花4月10日10月30日3开花结铃期7月13日451拔节期7月2日402抽穗期7月20日40夏玉米6月17日9月15日3灌浆期8月8日301冬灌（储水）11月20日602拔节期5月17日453抽穗期6月24日45春玉米4月15日8月10日4灌浆期7月25日45广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计5第四节灌水率设计资料主要作物各次灌水的灌水延续时间大致如下（可供参考）。小麦播前灌1020昼夜，拔节后灌水1015昼夜。棉花苗期、花铃期灌812昼夜，吐絮期灌815昼夜。玉米拔节、抽穗期灌1015昼夜，开花期灌813昼夜。第五节排水模数计算资料按地区排模经验公式计算最大排模09332MAX41/QRFMSK设计暴雨采用10年一遇最大1日暴雨147MM。从暴雨推求径流深R的方法可参看习题92的附录。按平均排除法计算地面平均排模时，耐淹历时取1昼夜。地下排模取003M3/SKM2。第六节田间水利用系数田，可取095。广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计6第二章农作物灌溉制度设计第一节作物需水量的计算以产量为参数的需水量系数法进行直接计算研究资料可知当冬小麦计划产量为300KG/亩，相应的需水系数K1M3/KG则得ETKY1300再根据表设1的冬小麦各生育期的需水模系数的累计值求出各生育期的需水量计算过程如下ETIKIET幼苗期ET135300105M3/亩分蘖期ET2（1135）300225M3/亩越冬期ET3（1411）3009M3/亩返青期ET4（2414）30030M3/亩拔节期ET5（5524）30093M3/亩抽穗开花期ET6（6855）30039M3/亩乳熟期ET7（8668）30054M3/亩黄熟期ET8（10086）30042M3/亩第二节有效降雨量由资料可知典型年（中旱年）冬小麦生育期逐句有效降雨量数据，即可按平均计算配到各个生育期。例幼苗期101115的有效降雨量230/515HMP以此可计算其它时期的有效降雨量，计算结果见表21第三节计算定额根据资料可知灌区土壤的平均容重为151T/M3，空隙率413（占土体的），田间持水率为空隙体积的75，而土壤适宜含水率上限为田间持水率，下限为田间持水率的60，播前灌以前天然土壤含水率为48。根据旱作物灌溉制度的制定原理分别计算冬小麦播前灌水定额M0和各生育期的灌溉定额MI，计算过程如下播前灌水定额广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计7234MAX1/8048754165HHM各生育期灌溉定额002SKWPETM其中地下水利用量从偏安全考虑，忽略不计。则，幼苗期MAX754133098S75413952943234002/681443298306515HMPETSK表21各生育期的灌溉定额计算表生育阶段计划湿润层深度M各生育阶段需水量/23H各生育阶段有效降雨量/23H深度内土壤田间持水率土壤适宜含水率占田间持水率H深度内播前土壤平均含水率各生育期灌溉定额/23HM幼苗期0615752530989529431468分蘖期063375107529439527961193越冬期06135140727969927683107返青期0608450225276890249110961拔节期081395250249180199354342抽穗开花期085850199385169422381乳熟期088103694169490152523645黄熟期08630816152590137336478第四节灌水率根据公式可计算各作物的各次灌水率，计算过程见表22、表2IKIKTMQ864广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计83，而灌水率图见图21、图22。广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计9表22各作物各生育期的灌水率（修改前）作物名称生育期灌水次序生育阶段灌水延续时间（D）灌水定额/23HM灌水率10/23HMS灌水时间9219301播前1510102800479159301011152幼苗期1214680001101110201161253分蘖期10119300081120112912631越冬期032410返青期0411514拔节期1254342003411422525175抽穗开花期12223810012506517518646乳熟期12236450013524604冬小麦656167黄熟期123647800216056161播前1090000213153242现蕾期106000014621630棉花4月10日10月30日3开花结铃期1067500167097171拔节期1260000356277082抽穗期126000035716725夏玉米6月17日9月15日3灌浆期1245000268038141冬灌（储水）129000017111411252拔节期126750013512523春玉米4月15日8月10日3抽穗期126750013619630广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计104灌浆期126750013719730表23各作物各生育期的灌水率（修改后）作物名称生育期灌水次序生育阶段灌水延续时间（D）灌水定额/23HM灌水率10/23HMS灌水时间9219301播前1510102800479159301011152幼苗期1214680001101110201161253分蘖期10119300081122120212631越冬期032410返青期0411514拔节期1254342003411422525175抽穗开花期12223810013503513518646乳熟期12236450013524604冬小麦656167黄熟期123647800216056161播前1090000213153242现蕾期106000014617627棉花4月10日10月30日3开花结铃期1067500167097171拔节期1260000356277082抽穗期126000032718731夏玉米6月17日9月15日3灌浆期1245000268068171冬灌（储水）12900001711111122春玉米4月15日8月10日2拔节期126750013514523广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计113抽穗期1267500136176274灌浆期126750013718731广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计12图21灌区初步灌水率图广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计13图22灌区调整后的灌水率图广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计14第三章设计面雨量的确定利用内插法可求得则算系数,则PY1147147MM1前期影响雨量的确定根据图我们可知PA4971MM2设计径流深的确定PPA147497119671MM查图可知R50MM3求最大模数地上QMAX00415009388033036地下003M3/SKM2广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计15/042740691LQ31SM）（）（农农农净农毛第四章灌溉渠道流量的计算以六支为例一计算农渠的设计流量Q6支田净A六支Q设9800350343M3/S现假设斗渠，农渠分两组轮灌，同时工作的斗渠有3条，同时工作的农渠有3条，所以农渠的田间净流量为）（支田净农田净S/M038461KN而F095，则农渠的净流量为/49503F11SQ农田净农净又因为A19，M04则06920A4M1农净农所以二计算斗渠的设计流量因为一条斗渠内同时工作的农渠有3条，所以斗渠的净流量等于3条农渠的毛流量之和。Q斗净1300420126（M3/S农渠分两组轮灌，各组要求斗供给的净流量相等。但是，第二轮轮灌距斗渠进水口较远，输水损失水量较多，据此求得的斗渠毛流量较大，因此，以第二轮轮灌灌水时需要的斗渠毛流量作为斗渠的设计流量。斗渠的平均长度为L斗144KM斗渠每公里输水损失系数为0412609Q1AM1斗净斗广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计16/13404126LQSM）（）（斗斗斗净斗毛/4309127412LQSM所以三计算支渠的设计流量斗渠也是分组轮灌，以第二轮灌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2912KMQ支净3Q斗毛301340402（M3/S则027400A4M支净支照理可得各干支斗农渠的流量就算结果看表41表41各干支斗农渠的流量计算表Q支田M3/SQ田净M3/SQ净M3/SLMQ毛M3/S农渠0211007000740054080077一、二支支渠0230034176024农渠0230058006100580660063斗渠012600441170191三、四支支渠03820028183040农渠0343003800400690740042斗渠012600441440134五、六支支渠0402002729120434农渠03240036003800707004斗渠0120044144013七、八支支渠039002827042农渠030033003500730520036斗渠010800461440115九支支渠03450029204037140026002700320520027农渠58031003900410027052004214008100521440087斗渠58008400510910088十支支渠14034800290438035广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计17续表7Q支田M3/SQ田净M3/SQ净M3/SLMQ毛M3/S十支支渠580352002916103745干渠074002122607834干渠162001622316823干渠255001318126112干渠341001225335101干渠399001131413广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计18第五章干渠渠道断面设计初定渠道形状为梯形，渠道防渗衬砌采用混凝土衬砌，边坡M1，糙率N0014；干渠00003100设计流量，SMQ/134,/6513403SMQ设最小底宽B25M,坡降I1/285，由Q252601K1）（）（设加大可得渠道的断面面积，计算过程见表51。RIAC表51干渠00003100各水深试算表查P79表416取SMV/06不冲SRCV/39245不淤AQ812/3/设计SMVSMVSV/0/06不淤设不冲流速满足条件该断面横断面图见图51图51干渠00003100横断面图H（M）AM2XMRMCM05/SQM2/S备注0308634602556660720412037803258991330441343910345977163最小流量0619544204462323180682284680496336416设计流量0762624930536429531加大流量广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计19干渠31005630设计流量，SMQ/93，SQ/6193403设最小底宽B25M,坡降I1/1760，由S/0452K13）（）（设加大可得渠道的断面面积，计算过程见表52。RIAC表52干渠31005630各水深试算表查P79表416取SMV/06不冲SRCV/455不淤AQ183/9/设计SMVSVSMV/0/006不淤设不冲流速满足条件该断面横断面图见图52图52干渠31005630横断面图干渠56307440设计流量，SMQ/413，加大流量Q/614304设最小H（M）AM2XMRMCM05/SQM2/S备注0515641003860820860619544204462321280672244650486323162最小流量137557006666613921013805730666670400设计流量1124376090726759505加大流量广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计20，底宽B25M,坡降I1/1760，由SMQ/3641280K1）（）（设加大可得渠道的断面面积，计算过程见表53。RIAC表53干渠56307440各水深试算表查P79表416取SMV/06不冲SRCV/435不淤AQ9/41/设计SMVSVSMV/0/006不淤设不冲流速满足条件该断面横断面图见图53图53干渠56307440横断面图干渠74409670设计流量，SMQ/523SMQ/0215403设最小，底宽B25M,坡降I1/1760，由Q6801K）（）（设加大H（M）AM2XMRMCM05/SQM2/S备注0515641003860820860619544204462321280622034480456259137最小流量0828050605564722390943455510636608341设计流量1054005860686703437加大流量广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计21可得渠道的断面面积，计算过程见表54。RIACQ表54干渠74409670各水深试算表查P79表416取SMV/06不冲SRCV/4257不淤AQ89/2/设计SMVSVSMV/0/006不淤设不冲流速满足条件该断面横断面图见图54图54干渠（74409670横断面图干渠967011930设计流量，SMQ/6213，SQ/648021403设最小SM/092610K3）（）（设加大，底宽B25M,坡降I1/1760，由可得渠道的断面面积，计算过程RIAC见表55。H（M）AM2XMRMCM05/SQM2/S备注05156410038608208605216441603961140940541714230416145102最小流量0619544204462321280832945160576503259设计流量0923365450626590325加大流量广东水利电力职业技术学院水利工程系2015届毕业设计22表55干渠（967011930各水深试算表验算渠道的不冲流速、不淤流速查P79表416取SMV/06不冲RCV39485不淤SAQ/72/61/设计SMVVSMV/000不淤设不冲全部流速满足条件该断面的横断面图见图55图55干渠（967011930横断面图干渠（11930设计流量，SMQ/7403加大流量,/740403Q设最小底宽B25M,坡降I1/1760，由S/151K13）（）（设加大H（M）AM2XMRMCM05/SQM2/S备注0308634602556660290412037803258990540441343910345977066最小流量0515641003860820860672244650486323162设计流量08530