农田水利学课程设计-贡河灌区

目录

1.灌区基本概况..................................................................1

1.1灌区简况..................................................................1

1.2灌区开发必要性分析.......................................................1

1.3灌区建设的可行性.........................................................1

1.3.1地形条件...........................................................2

1.3.2地质条件...........................................................2

1.3.3气象条件...........................................................2

1.3.4经济环境效益......................................................2

2.作物灌溉制度和灌水率图设计...................................................3

2.1确定灌溉设计标准........................................................3

2.2水稻灌溉制度设计........................................................3

2.2.1制定水稻灌溉制度公式...............................................3

2.2.2早稻灌溉制度确定...................................................4

2.2.2.1早稻逐日耗水量计算...........................................4

2.2.2.2早稻生育期灌溉制度计算......................................5

2.2.2.3早稻生育期设计灌溉制度表....................................8

2.2.3晚稻灌溉制度确定...................................................8

2.2.3.1晚稻逐日耗水量计算...........................................8

2.2.3.2晚稻生育期灌溉制度计算......................................9

2.2.3.3晚稻生育期设计灌溉制度表...................................13

2.3棉花灌溉制度设计........................................................13

2.3.1制定水稻灌溉制度公式..............................................14

2.3.2棉花灌溉制度计算表................................................15

2.3.3棉花生长期降雨入渗计算...........................................16

2.3.4棉花灌溉制度设计图................................................17

2.4灌水率计算...............................................................18

2.4.1灌水率计算公式....................................................18

2.4.2灌水率初步设计.....................................................19

2.4.3初步灌水率图......................................................20

2.4.4修正后的灌水率图..................................................20

3.灌区总体规划..................................................................21

3.1灌区规划原则............................................................21

3.2工程布局................................................................22

3.2.1干、支级渠沟的规划布置...........................................22

3.2.2农沟间距计算......................................................22

3.2.3斗、农级渠沟的规划布置...........................................25

3.2.4渠系建筑物布置....................................................25

3.2.4.1干、支渠渠系建筑物布置.....................................25

3.2.4.2斗、农渠渠系建筑物布置.....................................26

3.2.5灌区枢纽布置图...................................................26

4.灌溉渠道设计..................................................................27

4.1渠道工作制度............................................................27

4.2各级渠道设计流量推算...................................................27

4.2.1干支渠长度及控制灌溉面积.........................................27

4.2.2典型支渠及斗、农渠道设计流量推算................................28

4.2.2.1计算农渠的设计流量........................................28

4.2.2.2计算斗渠的设计流量........................................28

4.2.2.3计算三支渠的设计流量......................................29

4.2.2.4计算三支渠渠的灌溉水利用系数.............................29

4.2.2.5计算一支，二支，四支渠的设计流量.........................30

4.2.2.6推求干渠各段设计流量......................................30

4.3各级渠道最小流量推算....................................................31

4.3.1典型支渠及斗、农渠道的最小流量..................................31

4.3.2计算农渠的最小流量...............................................31

4.3.3计算斗渠的最小流量...............................................31

4.3.4计算三支渠的最小流量.............................................32

4.3.5计算支3渠的灌溉水利用系数......................................32

4.3.6计算一支，三支，四支渠的最小流量...............................32

4.3.7推求干渠各段最小流量.............................................33

4.4各级渠道加大流量推算...................................................33

4.5渠道设计水位推算.......................................................34

4.6渠道纵横断面设计.......................................................36

4.6.1各级渠道及干渠各段流量计算结果...................................36

4.6.2干渠横断面设计....................................................37

46.2.1各段干渠断面水深计算.......................................37

4.6.2.2校核渠道流速、确定安全超高与堤顶宽度......................38

4.6.2.3渠道挖方深度计算............................................39

4.6.2.4干渠横断面设计结果.........................................40

4.6.3干渠纵断面设计....................................................40

5.灌溉水源与取水方式.........................................................42

5.1马头站水位〜流量关系曲线...............................................42

5.2灌溉季节引水后马头站水位以及取水方式确定..............................43

5.3抽水泵站设计...........................................................44

6.排水沟道设计.................................................................44

6.1设计标准与土地利用资料................................................45

6.2排涝流量计算...........................................................45

6.3排溃流量计算...........................................................45

6.4排水沟水位推算.........................................................45

6.5排水沟纵横断面设计.....................................................47

6.5.1支沟横断面设计....................................................47

6.5.1.1支沟横断面水深计算..........................................47

6.5.1.2支沟横断面设计参数.........................................47

6.5.2支沟纵断面设计....................................................47

7.工程量统计.....................................................................49

7.1渠首.....................................................................49

7.2渠道.....................................................................49

7.3渠、沟系建筑物..........................................................49

7.4干渠工程量统计..........................................................49

7.4.1干渠建筑物名称及对应桩号.........................................49

7.4.2干渠设计流量与加大流量............................................49

7.4.3干渠进出口水位与渠底高程..........................................50

7.5支沟工程量计算...........................................................50

7.5.1支沟建筑物名称与桩号..............................................50

7.5.2支沟排溃与排涝流量................................................50

7.5.3支沟水位与沟底高程................................................50

7.6投资估算及经济评价......................................................51

1.灌区基本概况

1.1灌区简况

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米等高线以下的大部分耕地，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。

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亳米，多年平均蒸发量为1165

亳米。贡河灌区种植早稻、晚稻、棉花、小麦、大麦、绿肥等作物，其中小麦、

大麦、绿肥习惯上不进行灌溉。

1.2灌区开发必要性分析

我国人口众多，人口增长速度快，老龄化趋势严重，生产劳动力正在减少，

诸多复杂的问题构成社会负担，粮食问题需要解决。粮食问题事关国计民生和社

会稳定，做好粮食产区的建设对于稳定粮食生产，保障粮食安全具有重要意义。

贡河灌区虽然降雨量充沛，但由于降雨年内分布不均匀，年际间变化大，与

作物需水要求不相适应，常有程度不同的干旱现象出现；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。雨后地下水位上升迅速，且回落较慢，小麦经常受

渍减产。在旱、涝、渍三种灾害的影响下，贡河灌区的农业生产一直很不稳定，

产量较低。

本地区虽然有充足的水资源，但若是不用与之相配套的水利设施则不能很好

地利用地区原有的水资源，农业生产中灌排应相互配套，在合理的灌溉基础上要

有及时有效的排水措施。对水资源的分布与特点要有全方位的总体规划，提高水

资源的利用水平，对有限的可以利用的水资源实现充分利用，避免导致农业生产

水平低下，地区经济发展缓慢。

1.3灌区建设的可行性

1.3.1地形条件

贡河灌区地形平坦，有吴家沟、申溪、龙尾河以及贡河支流作为天然排水沟，

并且排水沟水位较低，灌区向排水口倾斜，能满足自流排水要求。同时，河流将

灌区均分成几块，可以作为耕地区，易于规划。可以沿等高线布置干渠，沿垂直

与等高线方向布置支渠。

灌区不透水层埋深为12.6米左右，土层的渗透系数k1.3田/心给水度为

0.015,地下水矿比度小于lg/L,无盐碱化现象。灌区土地为中粘壤土，孔隙率

为50%,田间持水率占孔隙率的80%,可见其通气透水，保水保温效果好。

1.3.2地质条件

灌区土地为中粘壤土，通气透水，保水保温效果好，可保持较高地下水位，

并且山于可以有较高的土壤含水率，所以田间持水率较大，给作物供水充足。边

坡相对来说较为稳定，对渠道的边坡系数要求不太高。在防止冲刷方面，设计灌

区的土壤抵抗冲刷的能力也较好，因此在设计渠道的时候可以考虑用较面的流

速。

1.3.3气象条件

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

1241mm,多年平均蒸发量1165mm。灌区的过境地表水主要为贡河，贡河为清

水河流，最大含沙量5%,水质符合灌溉水质标准。灌区内还包括吴家沟、申溪、

龙尾河等天然河流可供利用，均属于贡河的支流。贡河地处马头站处的上下游1

公里河段内，多年平均流量为37.1m3/s,年来水量约为11.7亿n?,5〜8月多年

平均径流量较大，达62.5m，/s,是灌区的水源和排水承泄区，推算出的干渠流量

与实际水量相比满足要求。

1.3.4经济环境效益

灌区规划后将会产生很好的经济效益，修建人工灌渠，可有效弥补灌区降雨

不均，减少发生涝旱的概率。做到多水排水、缺水灌水，增加农业产量。灌区规

划不仅不会给当地带来环境灾害，同时还会减少地下水资源的开发，并将水资源

进行合理分配，增加耕地面积，增加绿化面积，对防止沙尘，防止地下水流失，

防止土壤肥性减小等有很好的作用。

2•作物灌溉制度和灌水率图设计

2.1确定灌溉设计标准

本灌区种植早稻、晚稻、棉花、小麦、大麦、绿肥等作物，其中小麦、大麦、

绿肥习惯上不进行灌溉。设计灌溉保证率为P=80%,相应的设计代表年为1971

年。

2.2水稻灌溉制度设计

本地区水稻采用勤浇浅灌、适时晒田的灌水方法，在分孽末期落干晒田三天。

根据设计年的逐H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。

2.2.1制定水稻灌溉制度公式

水稻需水量计算利用蒸发皿法参数为a,公式为：

ET=aE。

式中：ET为某时段内的作物需水量，以水层深度mm计；

E”为ET同时段的水面蒸发量（80cm口径蒸发皿测定值），以水层深度mm

计；

a为需水系数。

水稻各生育阶段的需水量根据需水模系数法进行分配：

ET,=K,ET

式中：（一需水模系数；

E7；-某一生育阶段作物需水量（nP/亩）；

ET的意义同前。

水稻生育期内灌溉制度的确定根据水量平衡方程：

h2=%+P+m-E-C

3

式中：九为时段初田面水层深度(mm)；

生为时段末田面水层深度；

P为时段内降雨量(mm)；

m为时段内的灌水定额(mm)；

E为时段内水田的田间耗水量(mm)；

C为时段内的排水量(mm)。

2.2.2早稻灌溉制度确定

2.2.2.1早稻逐日耗水量计算

早稻的生育期自4月25日至7月14日止，其生育阶段总作物需水量采用以

水面蒸发为参数的需水量计算法，由临近的马头水文站水面蒸发资料可计算得出

早稻全生育期水面蒸发量，从而求出全生育期作物需水量。再根据需水模系数、

用间渗漏量，可得阶段耗水量和逐日耗水量如下表27所示：

表2-1早稻逐日耗水量计算表

全生育

生育期返青期分麋孕穗抽穗乳熟黄熟

期

早25/4-4/5/5-1/2/6-16/17/6-2627/6-6/7/7-14/25/4-14

起止日期

稻566/677/7

早

天数1028151010881

稻

需水模数系早

7242422149100

数K(%)稻

田间渗透量早

1.51.51.51.51.51.51.5

(mm/□)稻

阶段水面蒸

早

发量E032.6102.848.431.158.437310.3

稻

(mm)

阶段需水系早

1.2

数a稻

段需水量早

26.189.489.481.952.133.5372.4

ET(mm)稻

阶段渗漏量早

15.042.022.515.015.012.0121.5

(mm)稻

阶段耗水量早

41.1131.4111.996.967.145.5493.9

(mm)稻

续表2-1早稻逐日耗水量计算表

全生育

生育期返青期分麋孕穗抽穗乳熟黄熟

期

翌日耗水量早

4.14.77.59.76.75.7

(mm)稻

注：早稻田需水系数a为1.20,稻田渗透量为1.5mm/d

2.2.2.2早稻生育期灌溉制度计算

根据早稻生育期各阶段耗水强度、生育期降水量以及各生育阶段适宜水层深

度界限，用列表法推求早稻灌溉制度如下表2-2所示：

表2-2早稻生育期灌溉制度计算表

日期生育设计淹灌水逐日耗逐日降雨淹灌水层变

灌水量排水量

月S期层水量量化

42420

251.417.3

260.213.4

270.329.620

2825.5

29返青21.4

10~30~504.1

30期17.3

510.613.8

223.733.4

329.3

425.2

51.522

617.3

712.6

833.441.3

936.6

分区10~40~604.7

1031.9

1127.2

1222.5

1317.8

1413.1

5

续表2-2早稻生育期灌溉制度计算表

日期生育设计淹灌水逐日耗逐日降雨淹灌水层变

灌水量排水量

月B期层水量量化

150.839.230

167.942.4

171552.7

186.354.3

1949.6

2044.9

2140.2

2235.5

2340.36011.1

2455.3

256.156.7

264.456.4

2716.8608.5

2855.3

2950.6

30045.9

31-4.7

61-9.4

243.160

335.6

420.248.3

534.475.2

63.471.1

763.6

8孕穗20~50~807.50.256.3

948.8

1041.3

1133.8

126.232.5

1325

1447.530

6

续表2-2早稻生育期灌溉制度计算表

日期生育设计淹灌水逐日耗逐日降雨淹灌水层变

灌水量排水量

月B期层水量量化

1540

1632.5

1722.8

1823.110

195669.4

2057.18036.8

210.270.5

抽穗20~50~809.7

221.562.3

2352.6

2442.9

2533.2

261.625.1

2718.4

2811.7

293530

3028.3

7121.6

乳熟10~40~606.7

23.918.8

312.1

435.430

528.7

622

737.93024.2

826.83021.1

96.9301.2

1024.3

黄熟0~305.7

1118.6

1212.9

137.2

141.5

£494.7415210148.8

7

续表2-2早稻生育期灌溉制度计算表

日期生育设计淹灌水逐日耗逐日降雨淹灌水层变

灌水量排水量

月日期层水量量化

校核：h始+EP-Ed+Em-EWCf末

20+415-148.8+210-494.7=1.5mm

与7月14日淹灌水层相符，计算无误。

2.2.2.3早稻生育期设计灌溉制度表

表2-3早稻生育期灌溉制度设计表

灌水定额

灌水次数灌水日期

mmm3/亩

14.272013.3

25.153020.0

36.26040.0

46.143020.0

56.18106.7

66.293020.0

77.43020.0

合计210140

若泡田定额为90"/亩，

则总灌溉定额为:M=Ml+M2=90+140=230m3/亩

2.2.3晚稻灌溉制度确定

2.2.3.1晚稻逐日耗水量计算

晚稻的生育期自8月3日至10月23日止，其生育阶段总作物需水量采用以

水面蒸发为参数的需水量计算法，由临近的马头水文站水面蒸发资料可计算得出

晚稻全生育期水面蒸发量，从而求出全生育期作物需水量。再根据需水模系数、

H1间渗漏量，可得阶段耗水量和逐口耗水量如卜.衣24所示：

表2-4晚稻逐日耗水量计算表

8

返青全生育

生育期分藤孕穗抽穗乳熟黄熟

期期

晚?!S：11/8-3/9-223/9-23/10-1314/10-233/8-23

起止日期

稻0/82/92/9/10/10/10/10

晚

天数8232010111082

稻

需水模数系晚

626272597100

数K(%)稻

田间渗透量晚

1.51.51.51.51.51.51.5

(mm/日)稻

阶段水面蒸晚

56.1158.358.828.42821.7351.3

发量E0(mm)稻

阶段需水系晚

i1.15

数Q稻

段需水量ET晚

24.2105.0109.1101.036.428.3404.0

(mm)稻

阶段渗漏量晚

12.034.530.015.016.515.0123.0

(mm)稻

阶段耗水量晚

36.2139.5139.1116.()52.943.3527.0

(mm)稻

翌日耗水量晚

4.56.17.011.64.84.3

(mm)稻

注：晚稻田需水系数a为1.20,稻田渗透量为L5mm/d

2.2.3.2晚稻生育期灌溉制度计算

根据晚稻生育期各阶段耗水强度、生育期降水量以及各生育阶段适宜水层深

度界限，用列表法推求早稻灌溉制度如卜表2-5所不：

表2-5晚稻生育期灌溉制度计算表

日期设计淹灌水

生育期逐口耗水量逐口降雨量淹灌水层变化灌水量排水量

月日层

8220

315.5

411

5返青期10~30~504.526.520

622

70.718.2

9

续表2-5晚稻生育期灌溉制度计算表

日期设计淹灌水

生育期逐日耗水量逐日降雨量淹灌水层变化灌水量排水量

月0层

80.514.2

929.720

1025.2

1119.1

1213

130.627.520

14分蕤10~30~606.121.4

1515.3

1629.220

1723.1

1817

190.311.2

2025.120

2119

2212.9

2326.820

240.220.9

2514.8

26129.720

270.724.3

2813.331.5

2925.4

300.720

311.3015.2

91-6.1

2-12.2

续表2-5晚稻生育期灌溉制度计算表

日期设计淹灌水

生育期逐日耗水量逐日降雨量淹灌水层变化灌水量排水量

月0层

33.944.760

4441.7

50.435.1

628.1

7孕穗20~50~80721.1

81.535.620

91.329.9

101.824.7

113.140.820

120.234

1327

140.420.4

1543.430

1636.4

1729.4

1822.4

1925.410

209.227.6

215.3