马清河灌区灌溉排水课程设计

1、湖南农业大学东方科技学院课程设计说明书课程名称：灌溉排水工程学题目名称：马清河灌区灌溉系统的规划设计班级：2012 级水利水电专业01 班姓名：刘琦学号：201241927305指导教师：王辉评定成绩：教师评语：指导老师签名：2015年月日马清河灌区灌溉系统的规划设计一. 基本资料1.1 灌区基本情况灌区位于界荣山以南，马清河以北，(20m 等高线以下的 ) 总面积约 12 万亩。气候温和。无霜期长，适宜于农作物生长。年平均气温16.5 ，多年平均蒸发量 1065mm，多年平均降水量 1112mm。灌区人口总数约 8 万，劳动力 1.9 万。申溪以西属兴隆乡，以东属大胜乡。根据农业规划，界荣山

2、上以林、牧、副业为主， 20m等高线以下则以大田作物为主，种植稻，麦，棉，豆等作物。灌区上游土质属中壤，下游龙尾河一带属轻砂壤土。地下水埋深一般为 45m,土壤及地下水的 pH值属中性，无盐碱化威胁。界荣山、龙尾山等属土质丘陵，表土属中粘壤土，地表 5 6m以下为岩层，申溪及吴家沟等沟溪均有岩石露头，马头山陈村以南至马清河边岩石遍布地表。吴家沟等沟溪纵坡较大， 下切较深，一般为 7 8m，上游宽 5060m，下游宽 7090m，遇暴雨时易发洪水，近年来已在各沟，溪上游修多处小型水库，山洪已基本得到控制，对灌区无威胁。马清河灌区为马清河流域规划的组成部分， 根据规划要求，已在兴隆峪上游20km处

3、 ( 图外 ) 建大型水库一座，坝顶高程林 50.2m，正常水位 43.0m，兴利库容83831.2 × 10 m，总库容 2.3 × 10 m。灌区拟在该水库下游 A-A 断面处修建拦河坝式取水枢纽，引取水库水发电则利用尾水进行灌溉。 A-A 断面处河底高程 30m，砂、卵石覆盖层厚 2.5 m ，下为基岩，河道比降 1/100 ，河底宽 82m，河面宽 120m，水库所供之水水质良好，含沙量极微，水量亦能完全满足灌区用水要求。1.2 气象根据当地气象站资料，设计的中等干旱年( 相当于 1972 年)4 11 月水面蒸发量 (80 cm 口径蒸发皿 ) 及降水量见表 2-

4、1 及表 2-2 。1.3 种植计划及灌溉经验灌区以种植水稻为主，兼有少量旱作物，各种作物种植比例见表1-3 。表 2-1设计年蒸发量统计月份4567891011蒸发量97.5118.0143.7174.9196.5144.7101.175.6(mm)2表 2-2 设计年降水量统计日月份4567891017.64.6212.717.418.533.41.97.3492.055.31.210.864.87.9-2.878.628.582.5919.1103.6112.52.1121.96.4137.52.31412.11.91.91510.0166.04.13.532.81724.5181.31

5、91.6204.312.611.5211.818.5222.110.620.22.53.6231.410.74.52435.47.4256.2261.5271.1281.53.729307.7313.6月计72.9108.5107.339.825.037.3103.53表 2-3 作物种植比例作物早稻中稻双季晚稻棉花种植比例 (%)50305020根据该地区灌溉试验站观测资料，设计年(1972)早稻及棉花的基本观测数据如表 2-4 及表 2-5 所示；中稻及晚稻的丰产灌溉制度列于表 2-6。表 2-4 早稻试验基本数据生育复苗分孽前分孽后孕穗抽穗乳熟黄熟全生阶段育期起止25/4-4/5/5-1

6、415/5-1/2/6-1617/6-31/7-1112/7-2 25/4-日期5/56/60/6/70/720/7( 日/月)天数101018151411987模比系数7818252l138100(% )田间允许10-30-5 10-40-20-50-20-5020-5010-40-水层湿润08080-100-9050深( mm )渗透强度1.31.31.31.31.31.31.3( mm/d )70 m3/亩附注全生育期需水系数 =1.0。泡田定额为表 2-5 棉花试验基本数据生育阶段幼苗期现蕾期开花结铃吐絮期全生育期期起止日期 ( 日/21/4-16/617/6-28/729/7-26/

7、827/8-6/1121/4-6/11月 )模比系数 (%下水补给量占作物需水量10202225的(%)计划湿润层深0.4-0.50.5-0.60.6-0.70.7(m)4注：计划产量 120Kg；需水量系数 K=2.67m3 Kg；土壤孔隙率 48%（占土体的百分数）；土壤适宜含水率上限为88%（占空隙体积的百分数）；土壤适宜含水率下限为61.6%（占空隙 %）；田间最大持水率为88%（占空隙 %）；播种时，计划层土壤储水量为72 m3亩；播前灌之前土壤计划润湿层（0.4m）内的平均含水率 0=40%（占空隙体积的百分数）。增加的计划润湿层的平均含水率可按50%（占

8、空隙体积的百分数）计。表 2-6 中稻、双季晚稻设计年丰产灌溉制度中稻双季晚稻灌水时间灌水定额灌水时间灌水定额灌水次序( m3/ 公顷 )灌水次序( m3/ 公顷 )(日/月)(日/月)17/550119/750226/525227/71534/62531/825410/62547/820520/630512/82562/730623/83078/730727/830814/730831/830922/73096/9301029/7251012/9301110/8201119/9301230/920灌溉定额 320( m3/ 公顷 )灌溉定额 335( m3/ 公顷 )二. 早稻及棉花的灌溉制

9、度计算2.1 早稻的灌溉制度计算由已知的气象资料可知，在早稻的全生育期的蒸发量为E097.56118.0143.7174.920 =394.063031ET全E01.0ET全394.065逐日耗水量计算表生育期复苗分蘖前分蘖后孕穗抽穗乳熟黄熟全生育期起止月日4.25-5.45.5-5.145.15-6.16.2-6.166.17-6.307.1-7.117.12-7.204.25-7.20天数101018151411987模比系数78182521138100阶段需水量27.5831.5270.9398.5282.7551.2331.52394.06阶段渗漏量131323.419.518.214

10、.311.7113.1阶段耗水量40.5844.5294.33118.02100.9565.5343.22507.15逐日耗水量4.14.55.27.97.26.04.8所以可得各生育阶段的需水量ETiki ET全 ，继而可得出逐日耗水量。列入上表。又知泡田日期为4 月 13 日至 4 月 24 日，泡田定额为m703/亩，。mS115. 6mme1t197.512 =39mm30M10. 667(h 0 S1e1t 1 -P )10.667(h 015.639 - 30.5)h 0M115. 63930. 580. 8mm0. 667因此取初始淹灌水层为80.8mm.当淹灌水层减去逐日耗水量

11、， 加上逐日降雨量后若小于最小田间允许最小水层深度则设计灌水，当大于最大田间允许水层深度则设计排水。水量平衡方程： W tW0=WrP0K M ET。早稻生育期灌溉制度计算列如下表。早稻生育期灌溉制度计算表逐日日期生育期设计淹灌水层耗水量逐日降雨淹灌水层变化灌水量排水量42480.8255026.72645.92741.8281.539.229复苗期10-30-504.135.13031.05126.9222.833.422.149250.060.051.246.767.950.16728.574.1869.6965.110分蘖期10-40-804.560.6112.558.6126.460.

12、51356.01451.51546.3166.047.11724.566.41861.21956.02050.82145.62210.651.02310.756.524分蘖末20-50-905.251.32546.12640.9271.136.8283.735.32930.13024.93149.7306144.5217.454.031.948.0440.1532.2624.3746.4308孕穗20-50-1007.938.5930.61022.71144.8301236.91329.0141.923.01545.1301637.21730.01822.81945.63072038.4213

13、1.22249.273.223抽穗20-50-907.266.02435.490.04.22582.8261.577.12769.92862.72955.53048.37142.3236.3330.3424.3518.36乳熟10-40-506.012.3736.330830.3924.31018.31112.31213141510.016黄熟湿润4.84.117181920校核：未包括黄熟期！hPdmWC 80. 8307. 390. 9 180464. 9 12. 3与 7 月 20 日淹灌水层深度相符。可得早稻生育期设计灌溉制度，如下表。灌水次数灌水日期灌水总数m3/亩mm1（泡田）4.

14、137046.6725.313020.036.73020.046.113020.056.153020.066.183020.0877.73020.0合计250166.72.2 棉花的灌溉制度计算棉花全生育期的需水量为 ETKY2. 67 120320. 4即其各生育阶段的需水量为 ETiki ET各生育阶段地下水补给量为K iiETi由于计划湿润层增加而增加的水量WTi667( H 2H 1 )n计划湿润层的最大、最小蓄水量：Wmax667nH imaxWmin667nH imin数据整理得下表：生育阶段幼苗期现蕾期开花结铃期吐絮期全生育期起止日期4/21-6/166/17-7/287/29-

15、8/268/27-11/64/21-11/6模比系段需水量57.796.176.989.7320.4地下水补给量5.819.216.922.4计划湿润层深0.40.50.60.7Wt0161616储水量上限112.7140.87169.04197.22储水量下限78.8998.61118.33138.05降雨入渗量处理： 有效降雨。当旬内有接连两天或两天以上的降雨时，看做一次降雨，将其累加，如不是则就为一次降雨。当一次降雨小于5mm时，为 0；当一次降雨在 550mm时，取为 0.9；当一次降雨大于 50mm时，取为 0.7。由此可得入渗的有效降雨量如下表。有效降雨量

16、生育阶段起止日期P0月（日）mm3m / 亩4.21-4.304.773.185.1-5.1093.162.07幼苗5.11-5.2035.4623.645.21-5.3119.1712.786.1-6.1017.3711.586.11-6.16006.17-6.20006.21-6.3076.1450.76现蕾7.1-7.100097.11-7.2012.698.467.21-7.2812.968.647.29-7.3110.176.788.1-8.109.726.48开花结铃8.11-8.2012.698.468.21-8.26008.27-8.31009.1-9.106.754.389.

17、11-9.2000吐絮9.21-9.3019.8913.2610.1-10.1026.8217.8810.11-10.2039.8726.5810.21-10.315.583.7211.1-11.600最初土壤计划湿润层内的蓄水量为W72m3 / 亩 ，根据水量平衡方程：0WtW0WrP0KMET 可依次推出棉花各生育期内土壤计划湿润层内的蓄水量，当所得 Wt 小于或接近该生育期内的最小蓄水量Wmin 时，则需进行灌水；当大于最大蓄水量 Wmax 时，则需排水。播前灌水定额：M 1667Hn( max0 )6670.4 0.48(88 004000 )61. 47m3 /亩棉花灌溉制度计算表见

18、下表：生育期日期天数设计储水量净耗水量逐旬耗水量逐旬入渗量实际储水量灌水量排水量4.2724.21-4.30109.273.1885.91205.1-5.10109.2762.07112.726.01幼苗期5.11-5.201078.89-112.751.99.2723.64112.714.375.21-5.31109.2712.78112.73.516.1-6.10109.2711.58112.72.316.11-6.1665.560107.146.17-6.2045.80101.346.21-6.301014.550.76137.6现蕾期7.1-7.101098.61-140.8760.9

19、14.50123.17.11-7.201014.58.46117.067.21-7.28811.68.64114.17.29-7.3134.556.78146.3330结铃期8.1-8.1010118.33-169.0444.015.176.48137.648.11-8.201015.178.46130.938.21-8.2669.10121.838.27-8.3153.610158.22409.1-9.10107.234.38155.379.11-9.20107.230148.14吐絮期9.21-9.3010138.05-197.2251.37.2313.26154.1710.1-10.10

20、107.2317.88164.8210.11-10.20107.2326.58184.1710.21-10.31107.233.72180.6611.1-11.664.340176.3210所以可得棉花灌溉制度为：棉花生育期灌溉制度表生育阶段灌水次数灌水定额灌水时间播前灌灌水定额161.474.15幼苗期2204.21结铃期3307.29吐絮期4408.27总计151.47三. 灌水率计算3.1 根据所计算得的早稻、棉花及给出的中稻、双季晚稻的灌溉制度以及作物比例分别计算出其灌溉率。各次灌水的灌水率为miqi8.64Ti计算过程见下表。灌水率计算表灌水作物所占延续作物面积灌水次数灌水定额灌水时

21、间时间灌水率3m/(s*(m3/ 亩）始终中间日（ d）万亩 )1（泡田）704.13-4.244.18120.342305.31-6.44.340.433306.7-6.96.830.584306.11-6.146.1340.43505306.15-6.176.1630.586306.18-6.216.2040.43早稻7307.7-7.97.830.588207.11-7.137.1230.381（泡田）505.7-5.165.13100.172255.26-5.295.2740.223256.4-6.86.650.174256.10-6.126.1130.295306.20-6.246.

22、2250.21中稻306307.2-7.47.330.357307.8-7.117.140.268307.14-7.187.1650.219307.22-7.267.2450.2110257.29-7.317.330.2911208.10-8.138.1240.171（泡田）507.19-7.257.2270.41112157.27-7.297.2830.293258.1-8.48.240.364208.7-8.108.840.295258.12-8.168.1450.296308.23-8.258.2430.58双季晚稻507308.27-8.308.2840.438308.31-9.49.

23、250.359309.6-9.89.730.5810309.12-9.149.1330.5811309.19-9.239.2150.3512209.30-10.310.240.2820161.474.15-4.214.1870.20棉花2204.21-4.284.2580.063307.29-8.68.290.084408.27-9.38.3180.16将所得灌水率绘在方格纸上得初步灌水率图， 后经修正后得最后的灌水率图， 选取延续时间较长的最大灌水率值。3取修正后的灌水率q 为 0.38m/(s* 万亩 ).灌水率图12修正后的灌水率图四. 灌溉渠系规划布置4.1 渠道布置本灌区灌溉渠道分为

24、干、 支、斗、农四级固定渠道。 本灌区属于小坡度地区。一支布置在整个灌区的西面， 与等高线成一定的角度。 二支布置在吴家沟和申溪之间，三、四支布置在整个灌区的东面。第二支渠灌溉面积适中，可作为典型支渠，该支渠有 8 条斗渠，斗渠长 3200m，取第四斗渠为典型斗渠。每条斗渠有16 条农渠，农渠长600m, 间距 200m，可取四斗七农为典型农渠。本灌区采用明沟排水， 分别在吴沟和吴家沟之间及刘家湾和申溪之间的洪沟布置排水沟。另外，在每个条田中均设置排水沟，防止因排水不畅，引起地下水抬升，使土壤发生次生盐碱化。布置图见（附图三）。五渠道设计流量计算5.1 确定工作制度干支渠续灌，斗、农轮灌（各分

25、两组） 。5.2 典型支渠设计流量计算灌区总面积约为12 万亩，干渠长为 16.5 km，各支渠的长度及灌溉面积列入下表。支渠长度及灌溉面积渠别一支二支三支四支合计长度（ km）3.704.804.128.0820.72灌溉面积1.922.343.564.1812典型支渠（二支渠）及其所属斗、农渠的设计流量13A计算农渠的设计流量二支渠的田间净流量为 Q2支田净A2支q设2. 34 0. 380. 889m3 / s因斗、农渠分两组轮灌， 同时工作的斗渠有4 条，同时工作的农渠有8 条，所以，农渠的田间净流量为： Q农田净Q2支田净0. 889m3 / snk0. 0284 8取田间水利用系数

26、f0.95 ，农渠的净流量农净Q农田净0. 0280. 0293/ sQ0. 95mf灌区土壤属中粘壤土，查表4-1 得相应的土壤透水性参数：A 1.9m 0.4因此农渠每公里输水损失系数为：A1. 90. 0783农100Q农m净1000. 0290 . 4取农渠的计算长度为： L农60020. 30km农渠的的设计流量为：Q农毛Q农净（1农 L农）0. 029（10. 07830. 30）0. 030m3/ sB计算斗渠的设计流量因一条斗渠内同时工作的农渠有8 条；即斗渠的流量为： Q斗净8Q农毛80. 0300. 240m3 / s农渠分两组轮灌， 各组要求斗渠供给的净流量相等。 但是，

27、第轮灌组距斗渠进水口较远，输水损失水量较多， 据此求得的斗渠毛流量较大， 因此以第轮灌组的斗渠毛流量作为斗渠的设计流量。斗渠的平均工作长度为L斗2. 3km。斗渠每公里输水损失系数为：A1. 90. 0336斗100 0. 240 . 4100Q斗净m斗渠的设计流量为：Q斗毛Q斗净（1斗 L斗） 0. 24（1 0. 03362. 3）0. 259m3/ s 。C计算二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取：L支3. 8km。支渠的净流量为： Q2支净40. 2591. 036m3 / s14支渠每公里输水损失系数为2 支A1.

28、90. 0187Q2m支净1. 0360. 4100100支渠的设计流量为：Q2支毛Q2支净（12支 L支）1. 036 (10. 01873. 8)1. 110m3 / s计算二支渠的灌溉水利用系数Q2 支田净0. 8892 支水0. 8Q2支毛1. 110计算一、三、四支渠设计流量A计算一、三、四支渠的田间净流量Q1支田净1. 920. 380. 730m3/sQ3支田净3. 560. 381. 351m3/sQ4支田净4. 180. 381. 5883/msB计算一、三、四支渠的设计流量以典型支渠（二支渠）的灌溉水利用系数作为扩大指标， 用来计算其他支渠的设计流量。Q1支毛Q1支田净0.

29、 73030. 80. 913m / s2 支水Q3 支毛Q3 支田净1. 3511. 689m3/ s2支水0. 8Q4 支毛Q4 支田净1. 5881. 985m3/ s2支水0. 85.2.4推求干渠各段的设计流量A CD 段的设计流量Q 净Q4支毛1. 985m3/ sCDCD1. 90. 0144100 1. 9850 . 4Q 毛Q 净（1L ） 1.985 (10. 0144 3. 14) 2. 88m3 / sCDCDCD CDBBC 段的设计流量QBC净Q3 支毛3QCD毛 1. 689 2. 88 4. 569m / s15BC1. 90. 01031004. 5690.

30、4QBC毛QBC净（1BCLBC） 4. 569 ( 1 0. 0103 4. 10) 4. 76m3 / sC AB 段的设计流量Q净Q毛Q4. 761. 115. 87m3/ s2支毛ABBC1. 90. 0094AB1005. 870. 4QQ （1L） 5.87 （10. 00943. 9） 6. 09m3 / sAB毛AB净ABABD OA 段的设计流量QOA净QAB毛Q1支毛6. 090. 9137. 003m3/ sOA1. 90. 008721007. 0030 . 4QOA毛QOA净（1OALOA）7.003 （10. 008723. 8） 7. 23m3 / s6. 灌溉渠

31、道的断面设计6.1 渠道横断面设计由已知资料查表，可取边坡系数m 1. 5渠底比降 i10.000254000渠床糙率系数 n0.0256.1.1 干渠横断面设计采用经济适用断面AOA段： QOA7. 23m3/ s取1. 01，5 / 2( 41)=0.82宽深比2 (21m2m) m =1.66m2 )3 / 8Qn(2 12 / 3hm)5 / 3i1. 84m(b h 3. 05mA ( bmh)h10. 69m2b2h 1m29. 68m16RAm1. 1Q7. 23所以可得 V0. 68m / sA校核不冲不淤V不淤CRV不冲KQ 0. 1取 C 0.3K 0.62即有V不淤CR0.31.16 0.32m / sV不冲KQ 0.10.627.940.10.76m / s因此有 V不淤V V不冲 ，满足要求，说明断面尺寸符合要求，即干渠OA段的断面尺寸为： h1. 84m， b3. 05m。干渠 AB、BC、 CD以及典型支渠（二支）皆采用经济适用断面计算，其结果列入下表。1. 015 / 2(41) =0.822 ( 2 1 m2m)m 1. 66断面尺寸设计渠别QhbAXRV不淤流速不冲流速AB6.091.732.879.459.11.040.640.310.74BC