M灌区灌溉排水系统规划设计任务书

1、 工程概要M灌区位于平原某地，灌区范围东起D河，南临C河，北至F河，总控制面积平方公里，大约15万亩。灌区属山区冲积平原，地形平坦，总的趋势是西南高，东北低，地面坡度在1/10001/2000之间，灌区东北部有一条古河床，灌区属于半干旱气候，气温以七月份最高，在25以上。元月份最低在-2左右，无霜期220天，春季常有旱风，冬季多西北风，灌区肥力中等，东部有一小部分盐碱地，灌区潜水不透水层深20m,地下水大致为东北方向。灌区以棉花、粮食为主的农业地区，主要种植小麦，玉米，棉花等旱作物，灌溉区域内复种指数1.6。古河床以南，40号镇以北零星分布有盐碱地约1.5万亩，在C河与F河修建的Y水库为多目标

2、，综合利用水库，水库兴利调节按灌溉发电要求计算，古河床下泄满足灌溉用水要求。灌区的工作制度采用干、支续灌，斗、农轮灌，每支渠控制的斗渠数其中1、6支各有5斗，2、3支各有7斗，4、5支各有4斗，7、8支各有6斗。排水沟分为干、支、斗、农四级。按渠自上而下，自左后右顺序对排水沟进行编号。建筑物的布置有进水闸，分水闸，节制闸，退水闸，桥，涵等。当地形较陡时，要设跌水。建筑物的规划布置应尽量节约，减少工程量和工程投资。一 基本资料11自然地理条件1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，东至京深公路，南临C河，北连F河。总面积km2,约合15hm2,净灌溉面积80平方公里，约合12万

3、亩。M灌区地形图见附图。2、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1/10001/2000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。3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。两河出山口处建有X水库及Y水库，并于C河沿岸修建了堤防，基本上可控制一般洪水。经两库调节后，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。4气象M灌区属于半干旱半湿润气候。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

4、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，多集中在七、八两月，占全年降水量的78%，冬春雨量极少，多年平均蒸发量为1357mm。干燥度。5土壤灌区内土壤大部分为中壤土，肥力中等，灌区东部有小部分盐渍化现象。经测定：灌区土壤080cm平均容重3，空隙率41.3%(占土体的%)，田间持水率为空隙体积的75%。6水文地质灌区不透水层顶板埋深为20m，含水层渗透系数K=3m/d，灌溉季节深层渗漏的灌溉水对地下水的补给强度=1mm/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1g/L；以东埋深在

5、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；地下水的主要消耗是蒸发。地下水动态类型为降雨(灌溉)蒸发型，主要是垂直运动。12 社会经济条件1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(种植比例60%)、棉花(20%)、春玉米(20%)及夏玉米(60%)。复种指数。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。13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。解放后

6、，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50%70%左右。涝灾：在靠近铁路的灌区西部一带，极少发生；中部地区涝灾较轻，成灾率在30%50%之间；东部古河床、九里牌至四十里铺一线以东，涝灾较重，成灾率在40%70%之间。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一万亩轻盐渍土，表层土壤含盐量在0.2%0.4%，作物减产10%。14 现有水利工程情况在C河及F河修建的Y水库及X水库

7、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0.001%。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。15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。根据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、城镇居民生活及铁路以西高地的农业灌溉用水。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

8、大田。灌区开发以灌溉为主，同时解决涝渍问题；对于盐碱化土壤采取改良排水措施，不考虑冲洗改良。灌区附近山区盛产石料，C河河滩盛产砂料及卵石。灌区内人口密度较大，劳力充足。1.6 灌区开发的必要性和可行性一、必要性：经全流域进行治理，由于X,Y二水库及堤防的作用，一般洪水得到了控制，不致成灾。各地亦修建了一些小型的水利工程，据36年统计： 旱灾：以春旱为主，秋旱次之，成灾率在5070%左右。 涝灾：多发生在七、八月，成灾率在4060%左右。%作物减产20%的盐碱地0.5万亩。 农业生产条件较差，目前温饱可能未能解决，但进行灌区开发后，改善了农业条件，能彻底解决温饱问题奔小康。可行性研究水源条件F灌

9、区提供灌区灌溉水源，水库兴利调节安灌溉发电要求计算，故水库下泄两辆可满足灌溉要求，水库水质良好，水温适中，食盐量极低。自然地理条件从地形地貌，土壤，水文，气象，水文地质条件来看，在该地区修建灌排系统是适宜的。材料条件灌区附近，山区盛产石料，C河河滩盛产砂料及卵石，故修建渠道及沟道的材料条件很符合。交通条件 Y水库的左岸下游有一铁路干线，交通十分方便。经济条件 铁路沿线主要是1、2、3、4号镇附近工业比较发达，有各类重、 轻工业，资金雄厚，经济可行。其它灌区北有F河，东起D河，排水容泄可选在F、D二河，灌区内人口密度较大，劳力充足，电力供应充足。灌区西部铁路附近水源丰富。综上所述，将本灌区建成旱

10、涝保收，高产稳产的粮棉生产基地是很有必要和可行的。灌溉排水设计依据的资料1灌溉制度设计资料(1) 典型年(中旱年)冬小麦灌溉制度设计资料。冬小麦生育期从10月1日到次年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K=3/kg。各生育阶段计划湿润层及需水模系数如表1。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旬有效降雨量如表2。地下水利用量从偏于安全考虑，可忽略不计

11、。在进行播前灌的情况下，播种时土壤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3所示。2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1013昼夜。3排水模数计算资料按地区排模经验公式计算最大排模设计暴雨采用10年一遇最大一日暴雨147mm。从暴雨推求径流深R的方法，经计算，径流深R=50mm。按平均排除法计算地面平均排模时，耐淹历时取一昼夜。地下排模取3(skm2)。4田间水利用系数，

12、可取表设1 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)需水模系数的累积值(%)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 表设2 典型年(中旱年)冬小麦生育期逐旬有效降雨量 (单位：mm) 月份101112123456上旬 中旬 下旬 表设3 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)棉花4月10日10月30日1播前3月20日602现蕾期6月25日403开花结铃期7月13日45夏玉米6月17日9月15日1拔节期7月2日402抽穗期7月20日403灌浆期8月8日30春玉米4月15

13、日8月10日1冬灌(储水)11月20日602拔节期5月17日453抽穗期6月24日454灌浆期7月25日45 二 灌溉制度设计 21 ET的计算 一、ET的确定 冬小麦生育期为10月1日至次年6月16日，根据试验资料分析，冬小麦计划产量为300公斤/亩 时，相应的需水系数为1.0立方米/公斤。作物总需水量的表达式为：E=ky - 式中：E作物生育期内总需水量（m/亩） k以产量为指标的需水系数，代表产量的需水量（m/kg） y作物单位面积产量（kg/亩） 计算得：E=300 m/亩阶段累积值按已知模比系数计算，公式如下： EiKiE - 式中：Ei冬小麦各生育阶段需水量累积值（m/亩） Ki冬

14、小麦各生育阶段需水模数累积值（%） E全生育期内总需水量（m/亩）小麦生育期灌溉制度计算表生育期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日期需水模系数k ( % )Et(m3/亩)计划湿润层深度H(m)0.8WT(m3/亩)Wmax(m3/亩)124124124124165.28165.28165.28165.28165.28Wmin(m3/亩)Et-WT-K(m3/亩)- 2.2冬小麦播前灌水定额计算 播前灌水的目的是使土壤含水率在播种时适宜出芽并适宜苗期的蒸腾蒸发需水时使最大计划湿润层内存储足够的水分，以使作物根系扎深后使用。 冬小麦播前灌水定额可按下式： M1 =667Hn(

15、max-0) - 式中：M1播前灌水定额（m/亩） H土壤计划湿润层深度（m） n土壤孔隙率（以占土壤体积%计） max土壤最大含水率（以占土壤孔隙体积%计） 取max=田持 （田间持水率） 0播前H 土层的原始含水率 确定时，其中H的取值，应取全生育期的最大值，H=，以此多储些水量，以备后用。 由已知：n=0.413 max=田持=0.75 0 所以：M1= m/亩 冬小麦灌溉制度确定 有关资料 降雨资料，生育阶段的划分，计划湿润层深度，生育阶段的含水率的上、下限，初始含水率，地下水补给强度，需水资料。 作计算表分析冬小麦灌溉制度 一、适宜含水率上下限确定 采用公式：Wmax=667Hnma

16、x Wmin=667Hnmax 式中：Wmax计划湿润层允许最大含水率（m/亩） Wmin计划湿润层允许最小含水率（m/亩） max=田持 min田持 H,n同前 二、有效降雨量确定 有效降雨量是指被作物利用的降雨量。所以，小于3mm的降水量和生育期外的有效降水不计，并且单位由mm转化为m/亩结果见附表一三、地下水补给量计算地下水补给量是指地下水借土壤毛细管作用上升至作物根系吸水层而被作物吸收利用的水量，为偏于安全，忽略不计。四、确定计划湿润层加深而增加的水量用WT表示计划湿润层加深而增加的水量（m/亩）采用公式： WT=667（H末-H初）nmax）-式中：H末计划时段末计划湿润层深度（m）

17、H初计划时段初计划湿润层深度（m）认为水分消耗10%，土壤含水率为田间持水率的90%n=0.413 maxWT=37.2 m/亩五、作图起点W。的确定:W。即播前土壤含水量：W。=667Hnmax)式中：W。计划湿润层实际含水量（m/亩） H取实际值 H= max W。= m/亩六、灌溉制度的确定通过水量平衡方程式确定生育期内的灌溉制度公式：Wt - W。=WT +P。+ K + M ET（25） W。,Wt 分别为时段初和任一时间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，如计划湿润层在时段内无变化则无此项 P。保存在土壤计划湿润层内的有效水量K 时段t内的地下水

18、补给量，即K=kt，k为t时段内平均每昼夜地下水补给量M 时段t 内的灌溉水量ET 时段t 内的作物田间需水量，则 ET=et，e为t时段内平均每昼夜的作物田间需水量冬小麦灌溉制度计算见附表一七、校核公式：M计 = ET + Wt - P。-W。- WT =180 m/亩（26） M图 = M计=180 m/亩 M计 - M图 =4.6% 5% 符合精度要求 M图各种作物灌溉制度 各作物的灌溉制度表作物生育期灌水次数生育阶段灌水定额（m3/亩）灌水中间日灌溉定额( m3/亩)小麦1播前609月30日2402拔节期504月18日3拔节期504月30日4抽穗开花期505月22日5黄熟期306月15

19、日棉花1播前603月20日1452现蕾期406月25日3开花结铃期457月13日夏玉米1拔节期407月2日1102抽穗期407月20日3灌浆期308月8日春玉米1冬灌(储水)6011月20日1952拔节期455月17日3抽穗期456月24日4灌浆期457月25日三 灌水率计算 31 初定灌水率图 一、已知条件主要作物关税延续时间大致如下：小麦播前灌1020昼夜，拔节后灌水1015昼夜棉花花期、花铃期812昼夜，吐絮期815昼夜玉米拔节抽穗期1015昼夜，开花期813昼夜灌水中间日：冬小麦播前灌的关税中间日凭经验取值为9.25，其他次的灌水中间日图解确定 二、初定灌水率图计算与绘制计算：公式如下

20、：qT =i mi /(8.64T)（31）式中：i作物种植比 mi 各次灌水定额（m/亩） T 各次灌水延续天数（d ）计算各种作物的各生育阶段每次灌水的灌水率表3.1修正前的灌水率计算表作物种植面积百分比（）灌水次数灌水定额（m3/亩）修正前灌水时间灌水连续天数（d）灌水率（m3/(s*万亩）)起止中间日小麦601609月24日10月5日9月30日120.35 2504月12日4月23日4月18日120.29 3504月24日5月5日4月30日120.29 4505月16日5月27日5月22日120.29 5306月9日6月20日6月15日120.17 棉花201603月17日3月24日3

21、月20日80.17 2406月24日6月27日6月25日40.23 3457月11日7月17日7月13日80.13 夏玉米601406月27日7月6日7月2日100.28 2407月18日7月21日7月20日100.28 3308月4日8月13日8月8日100.21 春玉米2016011月16日11月23日11月20日80.17 2455月14日5月21日5月17日80.13 3456月21日6月28日6月24日80.13 4457月22日7月29日7月25日80.13 32 修正灌水率图 从图可见，各时期的灌水率大小相差悬殊。渠道输水断断续续，不利于管理，如以其中最大的灌水率计算渠道流量，势

22、必偏大不经济。因此必须对初步算得的灌水率图进行必要的修正，尽可能消除灌水率高峰和短期停水现象。修正灌水率图的原则 在不影响作物需水要求的前提下：尽量不改变主要作物关键用水期的各次灌水时间。若必须移动，以往前移为主，前后移动不超过三天。灌水率图应均匀，连续，消除短期停水。最小灌水率应大于等于0.4倍的设计灌水率。确定修正后的灌水率 修正后的灌水率计算表作物种植面积百分比（）灌水次数灌水定额（m3/亩）修正后灌水时间灌水连续天数（d）灌水率（m3/(s*万亩）)起止中间日小麦601609月24日10月5日9月30日120.35 2504月12日4月23日4月18日120.29 3504月24日5月

23、5日4月30日120.29 4505月18日5月29日5月22日120.29 5306月9日6月20日6月15日120.17 棉花201603月17日3月24日3月20日80.17 2406月23日6月27日6月25日50.19 3457月11日7月17日7月14日70.15 夏玉米601406月27日7月6日7月2日100.28 2407月18日7月21日7月20日100.28 3308月4日8月13日8月8日100.21 春玉米2016011月16日11月23日11月20日80.17 2455月12日5月17日5月17日60.17 3456月21日6月27日6月24日70.15 4457月

24、22日7月28日7月25日70.15 修正后的灌水率图见33 设计灌水率确定 一、原则 取延续天数大于20天的最大灌水率值，河北省经验值旱作物/（s万亩）左右。 二、取值 q设计= m/（s万亩）四 排水沟设计 41 排水标准 排涝标准为十年一遇42 排水模数确定421地面水排水模数 地区排模公式：qmaxF（41） 点面关系折算系数如下：点面关系折算系数表面积(km2)1003005001000折算系数1设计暴雨采用十年一遇最大一日暴雨147毫米。点面关系折算系数取1.0，前期影响量按永定河一南经验公式计算。因此此灌区为平原区，流域平均厚度1/10001/2000之间，所以设计径流深按平原区

25、P+PaR关系曲线确定。平均排除法公式中耐淹历时取1天。422 平均排模一、排水模数的计算 公式：qmaxF（42）式中：qmax设计排涝模数m/（skm2） R 设计径流深（mm） F 排水沟设计断面所控制的排涝面积（km2） 1、设计径流深R的确定： 1）设计面雨量的确定 公式：P=P。 式中：P设计面雨量（mm） 点面折算系数 P。设计点雨量（mm) 由设计点雨量可知：=1.0 P。=147mm P=P。=147mm 2) 前期影响雨量的确定： 公式：Pa=59-F/70 Pa前期影响雨量(mm) F流域面积（km2） 由设计资料可知：灌区总控制面积F=80 km2F临时，用最大排模公式

26、法当FF临时,用平均排模公式法 各排水沟流量计算如表表排水沟布置排水沟名称长度(m)控制面积(KM2)排水流量(m3/s)一排干1030038.880 18.430 1排支3900 7.670 4.525 1-1排支2000 1.600 0.944 1-2排支2000 1.600 0.944 1-3排支2000 1.600 0.944 1-4排支2000 1.330 0.785 2排支4040 11.200 6.608 2-1排支2000 1.600 0.944 2-2排支2000 1.600 0.944 2-3排支2000 1.600 0.944 2-4排支2000 1.600 0.944

27、2-5排支2000 1.600 0.944 2-6排支2000 1.600 0.944 3排支3460 12.870 7.593 3-1排支2000 1.600 0.944 3-2排支2000 1.600 0.944 3-3排支2000 1.670 0.985 3-4排支2600 2.000 1.180 3-5排支3200 2.530 1.493 3-6排支3360 2.270 1.339 4排支2900 7.140 4.213 4-1排支2600 8.070 4.761 4-2排支2840 2.270 1.339 4-3排支1800 1.600 0.944 二排干6300 34.280 16

28、.960 5排支2440 5.940 3.505 5-1排支2000 1.600 0.944 5-2排支2000 1.600 0.944 5-3排支2000 1.270 0.749 6排支2940 8.600 5.074 6-1排支2000 1.600 0.944 6-2排支2000 1.600 0.944 6-3排支2000 1.600 0.944 6-4排支2000 1.600 0.944 7排支2900 8.270 4.879 7-1排支2000 1.600 0.944 7-2排支2000 1.600 0.944 7-3排支2000 1.600 0.944 7-4排支2000 1.600 0.944 7-5排支2000 1.870 1.103 8排支4600 11.4