贡河引水灌区规划及设计

1、贡河引水灌区设计说明贡河引水灌区规划及初步设计目录22331516231贡河引水灌区设计说明第一部分灌区基本情况贡河灌区位于长江以南，南为贡河北至介荣山，西起马头山，东以龙尾河为界。灌溉区域为 20 米等高线以下的大部分耕地，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16.5，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。 20 米等高线以下有大部分耕地，属兴隆、大胜二乡管辖（以申溪为界，东为兴隆，西为大胜） ，主要种植作物为水稻和棉花，一方面，由于降雨量充沛，但年内分配不均，年际间变率大，与作物需水要求不相适应，常有不同程度的旱象出

2、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，区内大部分地下水位较高， 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、渍三种自然灾害的影响下，本区的农业生产一直很不稳定，产量较低。贡河为清水河流，最大含沙量5，水质符合灌溉水质标准；地处马头站处的上下游1公里河段内，水量较为丰富，河床均为灰色安山岩，风化不严重，地质条件较好。是灌区的水源和排水承泄区。灌区内还有申溪、吴家沟和龙尾河，均属于贡河的支流。灌区不透水层埋深12.6 米左右，土层的渗透系数K=1.3m/d ，给水度 =0.015 ，地下水矿化度 <1g/L ，土质

3、为中粘壤土，无盐碱化现象。第二部分设计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方面：2贡河引水灌区设计说明一、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、工程量计算第三部分具体设计说明一、作物灌溉制度和灌水率图设计本灌区种植早稻、晚稻、棉花、小麦

4、、大麦、绿肥等作物，其中小麦、大麦、绿肥基本上不进行灌溉。3贡河引水灌区设计说明1.1 水稻灌溉制度的确定灌区设计保证率采用80，经频率计算分析，确定设计年为1971 年。本地区水稻采用勤浇浅灌，适时晒田的灌水方法，在分蘖末期落干晒田三天。泡田定额取85m3/亩，插秧时田面水深20mm。根据设计年的逐日降雨量和蒸发资料以及其他有关的灌溉资料，用水量平衡列表法进行灌溉制度的确定。早稻早稻的生育期自4 月 25 日至 7 月 14 日止，由马头水文站逐日蒸发资料可得出，早稻整个生育阶段总蒸发量为 310.30 毫米，早稻需水系数 =1.20 ，于是，可得早稻整个生育期需水量为：ETE 01.203

5、10.30372.36mm根据各阶段需水模数、田间渗漏量，可得阶段耗水量和逐日耗水量如下：早稻逐日耗水量计算(mm)生育期返青分蘖孕穗抽穗乳熟黄熟全生育期起止月日4.255.45.56.16.26.166.176.266.277.67.77.144.257.14天数1028151010881需水模比系数0.070.240.240.220.140.09阶段需水量 (mm)26.189.489.481.952.133.5372.4阶段渗漏量 (mm)15.042.022.515.015.012.0121.5阶段耗水量 (mm)41.1131.4111.996.967.145.5493.9逐日耗水量

6、 (mm)4.14.77.59.76.75.7（注：稻田渗漏量为1.5mm/d ）根据生育期各阶段好水强度、生育期降雨量、各生育阶段适宜水层深度，用列表法推求早稻灌溉制度如下：表 11早稻生育期灌溉制度计算表（单位： mm）日期生育期设计淹灌水层逐日耗水逐日降淹灌水层灌水排水量雨量变化量量月日 （1）（ 2）（ 3）（ 4）（ 5）（6） （ 7）240.520.0425返1030504.11.417.326青0.213.4期42728日期294301234生育期返青期贡河引水灌区设计说明0.329.620.025.5设计淹灌水层逐日耗水逐日降淹灌水层灌水排水量雨量变化量量21.417.310

7、30504.10.613.823.733.429.325.2567891011121314155 16171819202122232425262728293031126 345分蘖期分蘖期末孕穗期104060（分蘖期末三天晒田）2050801.522.017.312.633.441.336.631.927.222.517.813.10.839.230.07.942.415.052.76.354.34.749.644.940.235.540.371.120.046.46.147.84.447.516.859.654.950.245.545.5-4.7-9.433.150.07.525.638.3

8、20.234.465.25贡河引水灌区设计说明67日期生育期9101112 孕穗13 期14151617618192021 抽穗22 期232425262728629301 乳熟2 期3456778910 黄熟11 期1213143.461.153.6设计淹灌水层逐日耗水逐日降淹灌水层灌水排水量雨量变化量量38.831.323.82050807.56.222.545.030.037.530.022.522.810.013.156.059.457.1106.850.02050809.70.247.31.539.129.449.730.040.01.631.925.218.511.840.135.

9、01040606.733.43.930.623.917.210.513.810.037.946.045.026.822.16.923.30305.717.611.96.20.5-5.2493.90415.0215.0160.5校核： 20+415-160.5+215-493.9=-4.4 ，灌后水深为-5.2mm，大致符合6贡河引水灌区设计说明由上述列表法，可得早稻的灌溉制度设计表如表1 2 所示。表 12早稻的灌溉制度设计表灌水次数灌水日期净灌水定额mmm3/亩泡田4月 24日前85.0014月27日20.0013.3425月15日30.0020.0136月 2日50.0033.3546月1

10、3日30.0020.0156月17日10.006.6766月24日30.0020.0176月30日35.0023.3587月 6日10.006.67合计215.00221.741.1.2 晚稻晚稻的生育期自8 月 3 日至 10 月 23 日止，由马头水文站逐日蒸发资料可得出，早稻整个生育阶段总蒸发量为351.30 毫米，早稻需水系数=1.15 ，于是，可得早稻整个生育期需水量为：ETE01.15351.30404.00 mm根据各阶段需水模数、田间渗漏量，可得阶段耗水量和逐日耗水量如下：晚稻逐日耗水量计算(mm)生育期返青分蘖孕穗抽穗乳熟黄熟全生育期起止月日8.38.108.119.29.3

11、9.229.2310.210.310.1310.1410.238.310.23天数8232010111082需水模比6%26%27%25%9%7%系数（ %）阶段需水24.2105.0109.1101.036.428.3404.0量 (mm)阶段渗漏12.034.530.015.016.515.0123.0量 (mm)阶段耗水36.2139.5139.1116.052.943.3527.07贡河引水灌区设计说明量 (mm)翌日耗水6.17.011.64.84.34.5量 (mm)（注：稻田渗漏量为1.5mm/d ）根据生育期各阶段好水强度、生育期降雨量、各生育阶段适宜水层深度，用列表法推求晚稻

12、灌溉制度如下：表 13晚稻生育期灌溉制度计算表（单位： mm）生育设计淹灌水层逐日耗灌水排水日期逐日降雨量淹灌水层变化量期水量量月日23456 返青7 期89101112131481516171819 分蘖20 期21222324252627282.720.015.511.031.525.01030504.527.00.723.20.519.214.710.229.125.023.00.617.511.435.330.029.223.117.0103060( 末三0.311.2天晒田 )6.130.125.024.017.911.80.230.925.024.81.019.70.714.313

13、.321.582930分蘖31 期末三天日期生育月日期1 分蘖贡河引水灌区设计说明15.40.710.01.35.25.2设计淹灌水层逐日耗淹灌水层变化灌水排水逐日降雨量水量103060( 末三-6.12期末三天天晒田 )6.1-12.23456789101112 孕穗13 期149 15161718192021222324252627抽穗28期29301210乳34熟期3.944.760.04.041.70.435.128.121.11.550.635.01.344.91.839.73.135.82050800.229.07.022.00.450.435.043.436.429.422.44

14、5.430.09.247.65.345.92.641.547.777.83.469.858.447.020508011.635.624.22.635.420.014.538.548.775.828.893.270.010305029.547.94.843.80.79贡河引水灌区设计说明50.539.5634.7729.9825.1920.31015.5日期生育设计淹水层逐日耗逐日降雨量淹灌水层变化灌水排水月日期水量11乳熟10.7121030504.815.910.0期1311.11420.627.41523.11618.8101714.518黄0304.310.219熟5.9期201.621

15、0.7-2.022-6.3232.5-8.1527.0253.2320.075.2校核： 20+253.2+320.0-75.2-527.0=-9, 终了水深 =-8.1，基本符合由上述列表法，可得晚稻的灌溉制度设计表如表1 3 所示。表 13晚稻的灌溉制度设计表灌水次数灌水日期净灌水定额mmm3/亩泡田8月2日前80.0018 月5 日25.0016.6828月11日25.0016.6838月15日30.0020.0148月20日25.0016.6858月24日25.0016.6869 月3 日60.0040.0279 月8 日35.0023.3589月14日35.0023.3599月19日

16、30.0020.01109月29日20.0013.341110 月12 日10.006.6710贡河引水灌区设计说明合计320.00291.77棉花灌溉制度的确定由资料可知，棉花的需水量由以产量为参数的需水系数法确定，已知需水系数K=2.07m 3/kg ，计划产量为籽棉180 公斤 /亩。因此，棉花生育期总需水量：ETKY2.07180372.6m3 / 亩用模系数法求各阶段需水量：ETi1K i ET100已知土壤为中粘壤土，孔隙率n=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%，棉花的适宜上限为田间持水率，适宜下限取为播种时的土壤含水率。土壤含水量W667

17、nH， n 为土壤孔隙率，H 为计划湿润层深度， 为含水率占土壤孔隙率的百分比，用体积百分数表示。根据水量平衡方程，WtW0WTP0KMET ，来确定棉花的灌水定额。其中，方程中每一项的意义如下：Wt 、 W 0 ：时段初和任一时间t 时的土壤计划湿润层内的储水量。WT ：由于计划湿润层增加而增加的水量，在本灌区中，棉花各个生育期的计划湿润层深度为幼苗期 0.40.5m，现蕾期 0.50.6m，开始结铃期 0.60.7m，吐絮期 0.80.9m。视土壤计划湿润层深度为线性增加，于是可得到因计划湿润层增加而增加的水量。P0 ：降雨入渗量，本灌区的降雨入渗量可根据降雨量与次降雨有效利用系数求得。即

18、以连续降雨日期中降雨最大的日期为降雨日期，降雨量为该阶段的降雨量之和P，用该降雨阶段雨量之和乘以次降雨有效利用系数，即 P0= P ，该灌区 选取原则如下：次降雨量（ mm） < 5, =0 , 550 , = 0.9 , 50100 ,= 0.75 , 100150 , = 0.7 , 150200 , =0.68 。11贡河引水灌区设计说明K ：时段 t 内的地下水补给量，用所占棉花生育期需水量的百分数表示。M ：时段 t 内的灌溉水量。ET ：时段 t 内的作物田间需水量，由模系数法求得。以上各量单位为m3/亩。由水量平衡方程可判断出棉花生育期的灌水定额及灌溉制度设计图。12贡河引

19、水灌区设计说明图 1 1棉花灌溉制度设计图棉花灌溉制度360.000260.000160.00060.0000102030405060708090100110120130140150160170180-40.000-140.000-240.000需水量累积曲线降雨渗入量累积曲线Wr累积曲线K值累积曲线计划湿润层中实际储水曲计线划湿润层允许最小储水计曲划线湿润层允许最大储水ET曲-Wr线-K累积曲线由于棉花在播前无需灌水，因此棉花全生育期内需要在8 月 15 日灌水 73.29m3/亩即可。13贡河引水灌区设计说明1.2灌水率设计m设计该灌区灌溉方式为自流灌溉，灌水模数 q净， 为各种作物种植面

20、积占灌8.64T区的百分比， m 为灌水定额，灌水延续时间T 以 24 小时计。有所计算出的灌水定额，初步确定灌水率如下表1 4 所示：作物所占作物面积(%)早稻80晚稻80棉花20灌水时间 (日 /月 )灌灌水水延灌水率定额灌水次数续m3/(s 万·(m3/始终中间日亩 )亩 )时间(d)泡田85.004月 24日7.870113.344月 27日1.235220.015月 15日1.853333.356月 2日3.088420.016月 13日1.85356.676月 17日0.618620.016月 24日1.853723.356月 30日2.16286.677月 6日0.61

21、8泡田85.007.870116.688月 5日1.544216.688月 11日1.544320.018月 15日1.853416.688月 20日1.544516.688月 24日1.544640.029月 3日3.706723.359月 8日2.162823.359月 14日2.162920.019月 19日1.8531013.349月 29日1.235116.6710月 12日0.618173.298月 15日1.697表 1 4灌水率初步设计表14贡河引水灌区设计说明由于各时期的灌水率相差悬殊，渠道输水断断续续，不利于管理。 根据水稻泡田期延续715 天，生育期灌水延续35 天，棉花

22、生育期灌水延续715 天，对初步灌水率进行修正如表 15：作灌水时间 (日 /月 )灌物灌水水所延灌水率定额作物占灌水次数续（ m3/(s 万·(m3/始终中间日面时亩 )亩 )积间(%)(d)泡田85.004月10日4月24日150.525113.344月25日4月28日4月27日40.309220.015月13日5月17日5月15日50.371333.356月5日6月 9 日6月7日50.618早稻80426.686月13日6月16日6月14日40.463513.346月17日6月18日6月18日20.30966.676月19日6月22日6月20日40.463723.356月29

23、日7月 3 日7月1日50.432820.017月4日7月 5 日7月5日20.309泡田85.007月19日8月 2 日150.525116.688月3日8月 7 日8月5日50.309216.688月8日8月12日8月10日50.309320.018月13日8月17日8月15日50.371416.688月18日8月22日8月20日50.309516.688月23日8月27日8月25日50.309晚稻80640.028月28日9月 4 日8月31日80.463723.359月5日9月 9 日9月7日50.432823.359月10日9月14日9月12日50.432920.019月15日9月1

24、9日9月17日50.3711013.349月27日10月1日9月29日50.247116.6710月11日10月13日10月12日30.206棉花20173.298月10日8月20日8月15日110.154表 15修正后的灌水率设计表根据灌水率修正的原则，修正后的灌水率图如下图1 2 所示。15贡河引水灌区设计说明图 1 2修正后的灌水率图修正后灌水率棉花晚稻早稻)亩万· 0.600s(/3m(q率 0.500水灌0.4000.3000.2000.1000.0004月101826412202851321297152331816249月19172531119从该图可得， 该灌区的设计灌

25、水率q=0.525m3/(s·亩)，最小灌水率qmin=0.309 m 3/(s·亩 ).二、灌溉水源和取水方式根据该灌区的地形特征，以及20 米等高线以下灌溉的要求，在1/25000 的地形图上布置干渠的大致走向，由贡河引水灌溉，由于贡河的水位低于引水要求水位，因此取水方式确定为有坝引水。16贡河引水灌区设计说明三、灌区规划3.1 干支渠的规划布置经分析该地区的地形、地质、气象、水文等因素，确定干渠大致沿24m 左右等高线布置，在跨越吴家河以及申溪的河面上设渡槽，整个灌区以贡河、吴家河、申溪、龙尾河为天然排水沟， 其中贡河既做取水口又做排水干沟，接受整个灌区的承泄排水。采

26、用沟渠相间布置的方式。 因申溪和龙尾河控制面积过大，考虑灌溉排水的能力，在申溪和龙尾河之间另设一排水支沟。于是，干支渠的布置形式为：干渠从贡河取水，走向为大致沿等高线，流至龙尾河， 垂直于干渠方向设4 条支渠， 控制整个灌溉面积。而由于灌区地势向一侧倾斜，因此对于斗渠和农渠则采用沟渠相邻布置的方式。斗渠、农渠采用轮灌，支渠为续灌。3.2 典型支渠的选择从地形图上量的支渠2 所控制的灌溉面积适中，为3× 0.8=2.4 万亩。因此选支渠2 作为典型支渠。排水农沟间距确定由资料得，灌区的不透水层埋深为12.6 米，棉花播种到幼苗期地下水适宜埋深为0.60.8米，雨后降至适宜埋深的天数为4

27、 天，蕾期以后地下水适宜埋深为1.2 米，雨后降至适宜埋深的天数为7 天。土层渗透系数K=1.3m/d ，给水度 =0.015 ，设定水面宽度D=0.5 米，排水农沟中的水深s=0.1 米，定排水农沟沟深为1.4 米。由非恒定流公式计算排水沟的间距Lk H tL4h0lnh1考虑非完整沟，确定修正系数11 8H ln 2HLD17贡河引水灌区设计说明h0 表示地面至排水沟水面的距离，H 为沟水位至不透水层厚度，h1 为降雨停止后要求t 日内地下水位降到地面处深度。根据上述公式进行迭代，先计算出L 的值，再计算L i+1 =L i ，推至 L i+1 =L i 。对不同生育期地下水适宜埋深情况下

28、的L 进行迭代，取排水农沟间距L=120m。农沟、斗沟的布置已知排水农沟间距120 米，设计农渠长度为600 米，每条斗渠间距为650 米， 2 支渠设计长度 4.55km ，控制面积为3 万亩。在2 支渠上布置16 条斗渠，每条斗渠上布置16 条农渠。斗渠、农渠分四组轮灌，每次灌8 条斗渠 64 条农渠。3.3 渠道流量推算设计流量（ 1）、计算农渠的设计流量Q2 支田净 =A 3 支× q 设 = 2.4×0.525 = 1.260 m 3/s同时工作的斗渠有8 条，每条斗渠上同时工作的农渠有8 条，因此，农渠的田间净流Q 2支田净1.2603/ s ，取田间水利用系数

29、 f =0.95 ，计算农渠的净量为 Q 农田净0.02mn k8 8流量Q农田净0.02m3s，中粘土的土壤透水性系数：A=1.9 ， m=0.4 ，Q农净0.021/f0.95据此计算农渠每公里输水损失系数A1.90.09 ，农渠的设计农100Q农m净100 0.0210. 4流量 Q农毛Q农净（1农 L农）0.021（10.09 0.6） 0.022（ 2）、计算斗渠的设计流量Q斗净8Q农毛80.0221.439m3 / s，18贡河引水灌区设计说明由于每条斗渠分两组轮灌，可取斗渠的工作长度L 斗 =0.75× 4.55=3.41km 。A斗渠每公里损失输水损失系数斗0.038

30、m100Q斗净斗渠的设计流量Q斗毛Q（1L斗） 0.18m3 / s斗净由此一级一级推算各级渠道的设计流量，得2 支渠的设计流量Q2 支毛 =1.520m 3/s（ 3）、各支渠的设计流量列表如下：Q 支 1毛0.997Q 支3 毛1.524Q 支 2毛1.520Q 支4毛1.995表 3 1各支渠设计流量（单位： m3/s）（ 4）、各干渠段的设计流量及每公里损失系数列表如下：Q4 干净1.995Q3干净3.634Q2 干净5.308Q1 干净6.4614 干0.0143 干0.0112 干0.0101 干0.009Q4 干毛2.110Q3干毛3.788Q2 干毛5.463Q1 干毛6.52

31、6表 32各干渠段设计流量（单位： m3/s）加大流量加大流量是渠道运行过程中可能出现的最大流量，它是设计渠堤堤顶高程的依据。由QJJQ设以及不同的设计流量下不同的加大系数J 求得续灌渠道即支渠和干渠的加大流量。干渠加大流量支渠加大流量Q1干毛J7.962Q1支毛J1.267Q2干毛J6.665Q2支毛 J1.930Q3干毛 J4.811Q3支毛 J1.9354干毛 J2.680Q4支毛 J2.533Q表 33各干渠段及支渠加大流量（单位： m3/s）（注：干渠段的加大系数取1.22，支渠的加大系数取1.27）19贡河引水灌区设计说明3.3.2 最小流量最小流量用于校核渠道下一级水位控制条件以

32、及确定修建节制闸的位置，其计算方式与设计流量计算相同，取最小设计流量qmin =0.309m3/(s·万亩 )，得 2 支渠控制的各渠道最小流量如下表：Q2 支田净0.72Q 斗净0.107Q 支2净0.927Q2 农田净0.011斗0.047支 20.020Q 农净0.013Q 斗毛0.116Q 支2毛1.022农0.1102 支水0.704Q 农毛0.013表 342 支渠控制下各渠道最小流量（单位： m3/s）各支渠的最小流量如下表：Q 支1 毛 0.698Q 支3毛1.067 Q 支 2毛1.036 Q 支 4 毛 1.397表 35各支渠最小流量（单位： m3/s）各干渠段

33、的最小流量如下表：Q4 干毛1.490Q3 干毛2.682Q2 干毛3.843Q1 干毛4.595表 36各干渠段最小流量（单位： m3/s）3.4渠道断面推算渠道横断面设计渠道横断面设计遵循工程量小、投资少，即在设计流量Q、比降 i、糙率系数n 值相同的条件下应使过水断面面积A 最小，或在i、 n、A 值相同的条件下使Q 最大。在满足这些条件的基础上还应该满足一定的宽深比、以及不冲不於流速等。(该灌区取不冲流速0.76m/s，20贡河引水灌区设计说明不於流速为0.30.4m/s)在该灌区的渠道断面设计中， 取糙率系数 n=0.025，边坡系数 m=1.2 。由水力学原理利用明渠均匀流公式计算。经过试算，得干、支、斗、农各级渠道的设计断面如下表所示：（ 1）、干渠横断面设计干 1 水力计算 (Q 设 =6.510m3/s)取 i=1/4000底宽边坡过水断谢才水力宽深水深 h系数面面积湿周