云南農(nóng)業(yè)大學(xué)-農(nóng)田水利學(xué)課程設(shè)計

1、 姓 名：*學(xué) 號：2013*專 業(yè)：水利水電工程指導(dǎo)教師：*+老師目錄一、基本資料- 2 -(一)概況- 2 -(二)氣象- 2 -(三)種植計劃及灌溉經(jīng)驗- 4 -二.早稻及棉花的灌溉制度計算- 6 -1.早稻的灌溉制度計算- 6 -2.棉花的灌溉制度計算- 11 -2.1先統(tǒng)計有效降雨量- 11 -2.2確定棉花的灌溉制度- 12 -三.灌水率計算- 15 -1.根據(jù)所計算得的早稻、棉花及給出的中稻、雙季晚稻的灌溉制度以及作物比例分別計算出其灌溉率。- 15 -四.確定渠首樞紐的位置- 18 -五.灌溉渠系規(guī)劃布置與渠道設(shè)計流量計算- 19 -5.1渠道布置- 19 -5.2確定工作制度

2、- 19 -5.3典型支渠設(shè)計流量計算- 20 -5.3.1典型支渠（三支渠）及其所屬斗、農(nóng)渠的設(shè)計流量- 20 -5.3.2計算三支渠的灌溉水利用系數(shù)- 21 -5.3.3.計算一、二支渠的設(shè)計流量- 21 -5.3.4推求干渠各段的設(shè)計流量- 21 -六.灌溉渠道的斷面設(shè)計- 22 -6.1渠道橫斷面設(shè)計- 22 -6.1.1干渠橫斷面設(shè)計- 22 -6.2渠道縱斷面設(shè)計- 24 -6.2.1干渠縱斷面設(shè)計- 24 -6.2.2灌溉渠道的水位計算- 26 -七總結(jié)- 29 -一、 基本資料(一)概況 灌區(qū)位于界榮山以南，馬清河以北，(20m等高線以下的)總面積約12萬畝。氣候溫和，無霜期長

3、，適宜于農(nóng)作物生長。年平均氣溫165，多年平均蒸發(fā)量1065mm，多年平均降水量1112mm。Q灌區(qū)地形圖見附錄。 灌區(qū)人口總數(shù)約8萬，勞動力1.9萬。申溪以西屬興隆鄉(xiāng)，以東屬大勝鄉(xiāng)。根據(jù)農(nóng)業(yè)規(guī)劃，界榮山上以林，牧、副業(yè)為主，馬頭山以林為主，20m等高線以下則以大田作物為主，種植稻，麥，棉、豆等作物。 灌區(qū)上游土質(zhì)屬中壤，下游龍尾河一帶屬輕砂壤土。地下水埋深一般為45m，土壤及地下水的pH值屆中性，無鹽堿化威脅。 界榮山，龍尾山等屬土質(zhì)丘陵，表土屬中粘壤土，地表56m以下為巖層，申溪及吳家溝等溝溪均有巖石露頭，馬頭山陳村以南至馬清河邊巖石遍布地表。吳家溝等溝溪縱坡較大，下切較深，一般為78m，

4、上游寬5060m，下游寬7090m，遇暴雨時易暴發(fā)洪水，近年來已在各溝，溪上游修建多處小型水庫，山洪已基本得到控制，對灌區(qū)無威脅。Q灌區(qū)為馬清河流域規(guī)劃的組成部分。根據(jù)規(guī)劃要求，已在興隆峪上游20km處(外)建大型水庫一座，壩頂高程502m，正常水位43Om，興利庫容1.2×108m3總庫容2.3×108m3。Q灌區(qū)擬在該水庫下游A-A斷面處修建攔河壩式取水樞紐，引取水庫水發(fā)電則利用尾水進行灌溉。A-A斷面處河底高程30m，砂，卵右覆蓋層厚25m，下為基巖，河道比降1100，河底寬82m，河面寬120m。水庫所供之水水質(zhì)良好，含沙量極微，水量亦能完全滿足灌區(qū)用水要求。(二)

5、氣象設(shè)計的中等干旱年(相當(dāng)于1972年)411月水面蒸發(fā)量(80cm口徑蒸發(fā)皿)及降水量見表2表3表2 設(shè)計年蒸發(fā)量統(tǒng)計月 份4567蒸發(fā)量（mm）97.5118.0143.7174.9月 份891011蒸發(fā)量（mm）196.5144.7101.175.6表3 設(shè)計年降水量統(tǒng)計日月 份4567891017.64.6212.717.418.533.41.98492.055.31.210.864.87.92.878.628.582.5919.1103.6112.52.1121.96.4137.52.31412.11.91.91510.0166.04.83.532.81725181.3191.620

6、4.312.612211.818.5222.110.649.22.53.6231.410.74.52435.47.4256.2262271.1281.53.729307.7313.6月計72.9109107.840.525.038104(三)種植計劃及灌溉經(jīng)驗灌區(qū)以種植水稻為主，兼有少量旱作物，各種作物種植比例見表4表4 作物種植比例作 物早 稻中 稻雙季晚稻棉 花種植比例（%）50305020根據(jù)該地區(qū)灌溉試驗站觀測資料，設(shè)計年(1972)早稻及棉花的基本觀測數(shù)據(jù)如表5及表6所示，中稻及晚稻的豐產(chǎn)灌溉制度列于表7。表5 早稻基本實驗數(shù)據(jù)生育階段復(fù)苗分蘗前分蘗后孕穗抽穗乳熟黃熟全生育期起止日期

7、(日/月)25/44/55/514/515/51/62/616/617/630/61/711/712/720/725/420/7天數(shù)101018151411987摸比系數(shù)(%)78182521138100天間允許水深(mm)10-30-5010-40-8020-50-9020-50-10020-50-9010-40-50濕潤滲透強調(diào)（mm/d）1.31.31.31.31.31.31.3附注：全生育起需水系數(shù)a=1.0表6 棉花試驗基本資料生育階段幼苗期現(xiàn)蕾期開花結(jié)果期吐絮期全生育期起止日期(日/月)21/416/617/628/729/726/827/86/1121/46/11摸比系數(shù)(%)1

8、8302428100地下水補給占作物需水量（%）10202225計劃濕潤層深（mm）0.40.50.50.60.60.70.7附注：計劃產(chǎn)量120kg籽棉； 需水系數(shù)K=267m3kg 土壤空隙率為40(占土體的%)； 土壤適宜含水率上限為88%，下限為616%(占空隙X); 田間最大持水率為88%(占空隙)； 播種時，計劃層土壤儲水量為102m3畝表7 中稻、雙季晚稻設(shè)計年豐產(chǎn)灌溉制度中 稻雙季晚稻灌水次序灌水時間（日/月）灌水定額（m3/畝）灌水次序灌水時間（日/月）灌水定額（m3/畝）1（泡田）7/5501（泡田）19/750226/525227/71534/62531/825410/6

9、2547/820520/630512/83062/730623/83078/730727/830814/730831/830922/73096/9301029/7251012/9301110/8201119/9301230/920灌溉定額 320（m3/畝）灌溉定額 335（m3/畝）附注 早稻泡田日期為4月13日，定額70m3畝。二.早稻及棉花的灌溉制度計算1.早稻的灌溉制度計算由已知的氣象資料可知，在早稻的全生育期的蒸發(fā)量為所以可得各生育階段的需水量，繼而可得出逐日耗水量。列入下表。 逐日耗水量計算表生育期復(fù)苗分蘗前分蘗后孕穗抽穗乳熟黃熟全生育期起止月日4.25-5.45.5-5.145.

10、15-6.16.2-6.166.17-6.307.1-7.117.12-7.204.25-7.20天數(shù)101018151411987模比系數(shù)78182521138100階段需水量27.5831.5270.9398.5282.7551.2331.52394.06階段滲漏量131323.419.518.214.311.7113.1階段耗水量40.5844.5294.33118.02100.9565.5343.22507.15逐日耗水量4.064.455.247.877.215.964.8當(dāng)淹灌水層減去逐日耗水量，加上逐日降雨量后若小于最小田間允許最小水層深度則設(shè)計灌水，當(dāng)大于最大田間允許水層深度則

11、設(shè)計排水。水量平衡方程：WtW0=WrP0KMET。早稻生育期灌溉制度計算列如下表。灌區(qū)早稻生育期灌溉制度計算表 單位：mm日期生育期設(shè)計淹灌水層逐日耗水量逐日降雨淹灌水層變化灌水量排水量月日4244.12025復(fù)苗10-30-504.115.9264.111.8274.127.720284.11.525.1294.121304.116.9514.112.824.128.72034.13.42844.19.233.15分蘗前10-40-804.51.229.864.57.933.274.528.557.284.552.794.548.2104.543.7114.52.541.7124.56.4

12、43.6134.539.1144.534.615分蘗后20-50-905.229.4165.2630.2175.224.549.5185.244.3195.239.1205.233.9215.228.7225.210.634.1235.210.739.6245.234.4255.229.2265.224275.21.149.930285.23.748.4295.243.2305.238315.232.8615.227.62孕穗20-50-1007.917.437.137.91.931.147.923.257.945.33067.937.477.929.587.921.697.943.73010

13、7.935.8117.927.9127.920137.942.130147.91.936.1157.928.2167.920.317抽穗20-50-907.243.130187.235.9197.228.7207.221.5217.244.330227.249.286.3237.279.1247.235.49017.3257.282.8267.21.577.1277.269.9287.262.7297.255.5307.248.371乳熟10-40-50642.32636.33630.34624.35618.36612.37636.3308630.39624.310618.311612.312

14、黃熟自然落干4.87.5134.82.714151617181920478.6224.525017.3校核：h始+ 20+224.5+250-478.6-17.31.4mm與7月13日淹灌水層相符，計算無誤。2.棉花的灌溉制度計算2.1先統(tǒng)計有效降雨量有效降雨量為p0=ap 當(dāng)旬內(nèi)有接連兩天或者兩天以上的降雨時，看做一次降雨，將其累加，如不是則就為一次降雨。當(dāng)一次降雨小于5mm時，a為0；當(dāng)一次降雨在550mm時，取a為0.9；當(dāng)一次降雨大于50mm時，取a為0.75。由此可得入滲的有效降雨量如下表生育階段月份旬起止日期P0mmm3/ 畝幼苗期4下旬4.21-4.304.773.185上旬5.

15、1-5.1099.7566.5中旬5.11-5.2035.4623.64下旬5.21-5.3119.1712.786上旬6.1-6.1017.3711.58中旬6.11-6.1600現(xiàn)蕾期下旬6.17-6.3076.1450.767上旬7.1-7.1000中旬7.11-7.2012.698.46下旬7.21-7.2823.1315.42開花結(jié)鈴期8上旬7.29-8.1019.8913.26中旬8.11-8.2012.788.52下旬8.21-8.2600吐絮期9上旬8.27-9.106.574.38中旬9.11-9.2000下旬9.21-9.3019.8913.2610上旬10.1-10.10

16、43.4728.98中旬10.11-10.2039.8726.58下旬10.21-10.315.583.7211上旬11.1-11.6002.2確定棉花的灌溉制度棉花全生育期的需水量為ETKY2.67*120=320.4m3/畝即其各生育階段的需水量為ETikiET各生育階段地下水補給量為Kii*ETi 由于計劃濕潤層增加而增加的水量wti=667（H2-H1）n，（取為50%）求出各個階段每日的需水量，地下水補給量，由于計劃濕潤層增加而增加的水量，再乘以各個旬的天數(shù)，得到各旬的量。再以旬為單位進行灌溉制度的計算。計劃濕潤層的最大、最小蓄水量： Wmax=667nHimaxWmin=667nH

17、imin 棉花逐日耗水量計算表生育階段幼苗期現(xiàn)蕾期開花結(jié)鈴期吐絮期全生育期起止月日4.216.166.177.287.298.268.2711.64.2111.6天數(shù)57422972200階段需水量（mm)86.51144.18115.35134.56480.6地下水補給水量（mm)8.6528.8425.3827.6490.51計劃濕潤層深（m)0.450.550.650.7由于計劃濕潤層增加而增加的水量（mm)38.4238.4238.4219.21134.47階段耗水量（mm)39.4476.9251.5587.71255.62翌日耗水量（mm)0.691.831.781.221.28翌

18、日耗水量（m3/畝)0.461.221.190.810.85自作物生長初期土壤計劃濕潤層儲水量W0，逐旬減去（ET-WT-K），當(dāng)遇降雨時再加上降雨入滲量P0，既得計劃濕潤層實際儲水量（W）。當(dāng)W接近于Wmin時，即進行灌水。灌水定額大小要適當(dāng)，不應(yīng)使灌水后土壤儲水量大于Wmax o如此繼續(xù)進行就得全生育期的歌詞灌水定額、灌水時間和灌水次數(shù)。棉花生育期灌溉制度計算表日期日期天數(shù)生育期濕潤層含水率計劃濕潤層深逐旬耗水量逐旬降雨計劃層土壤儲水量變化灌水量排水量月旬4.201上限含水率Wmax下限含水率Wmin1024下旬4.214.3010幼苗期126.7888.750.454.63.18100.

19、580.000.005上旬5.15.1010126.7888.750.454.666.5126.780.0035.70中旬5.115.2010126.7888.750.454.623.64126.780.0019.04下旬5.215.3111126.7888.750.455.0612.78126.780.007.726上旬6.16.1010126.7888.750.454.611.58126.780.006.98中旬6.116.166126.7888.750.452.760124.020.000.00下旬6.176.3014現(xiàn)蕾期154.96108.470.5517.0850.76154.96

20、0.002.757上旬7.17.1010154.96108.470.5512.20142.760.000.00中旬7.117.2010154.96108.470.5512.28.46139.020.000.00下旬7.217.288154.96108.470.559.7615.42144.680.000.008上旬7.298.1013開花結(jié)鈴期183.13128.190.6515.4713.26142.470.000.00中旬8.118.2010183.13128.190.6511.98.52139.090.000.00下旬8.218.266183.13128.190.657.140131.9

21、50.000.009上旬8.279.1015吐蕾期197.22138.050.712.154.38197.2273.040.00中旬9.119.2010197.22138.050.78.10189.120.000.00下旬9.219.3010197.22138.050.78.113.26194.280.000.0010上旬10.110.1010197.22138.050.78.128.98197.220.0017.94中旬10.1110.2010197.22138.050.78.126.58197.220.0018.48下旬10.2110.3111197.22138.050.78.913.72

22、192.030.000.0011上旬11.111.66197.22138.050.74.860187.170.000.00總計：170.29291.0273.04108.60校核：102+291.02-108.6+73.04-170.29=187.17三.灌水率計算1.根據(jù)所計算得的早稻、棉花及給出的中稻、雙季晚稻的灌溉制度以及作物比例分別計算出其灌溉率。各次灌水的灌水率為計算過程見下表。灌水率計算表作物作物所占面積（%）灌水次數(shù)灌水定額(m3/畝)灌水時間（日/月)延續(xù)時間（d)灌水率m3/（s·萬畝)中稻30（泡田）1755月7日100.26 2255月26日50.17 3256

23、月4日50.17 4256月10日50.17 5306月20日50.21 6307月2日50.21 7307月8日50.21 8307月14日50.21 9307月22日50.21 10257月29日50.17 11208月10日50.14 雙季晚稻50（泡田）1707月19日50.81 2157月27日50.17 3258月1日50.29 4208月7日50.23 5258月12日50.29 6308月23日50.35 7308月27日50.35 8308月31日50.35 9309月6日50.35 10309月12日50.35 11309月19日50.35 12209月30日50.23 早

24、稻50（泡田）1804月27日50.93 2 13.33 5月3日50.15 313.33 5月27日50.15 4206月5日50.23 5206月9日50.23 6206月13日50.23 7206月17日50.23 8206月21日50.23 9207月7日50.23 棉花2013050.14 通過已知的中稻和晚稻的灌溉制度，得出全灌溉區(qū)的初步灌水率圖如下圖所示：灌水率的修正修正原則：要以不影響作物需水要求為原則，盡量不要改變主要作物關(guān)鍵用水期的各次灌水時間，若必須調(diào)整移動，前后移動不超過3天；調(diào)整其他各次灌水時，要使修正后的灌水率圖要比較均勻連續(xù)。此外，為了減少輸水損失，并使渠道工作制

25、度比較平穩(wěn)，在調(diào)整時不應(yīng)使灌水率數(shù)值相差懸殊。一般最小的灌水率不應(yīng)小于最大灌水率的40%。通過修正得到下圖：如圖所示， 全區(qū)的灌水率為最高為0.465m3/(S·萬畝），灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的設(shè)計模數(shù)采用最高的灌水率0.465m3/(S·萬畝）四.確定渠首樞紐的位置Q灌區(qū)擬在該水庫下游A-A斷面處修建攔河壩式取水樞紐，引取水庫水發(fā)電則利用尾水進行灌溉。砂，卵右覆蓋層厚25m，下為基巖，河道的地質(zhì)條件良好，A-A斷面處河底高程30m，河流水源雖然比較豐富，但水位較低，可在河道A-A斷面處修建雍水建筑物，抬到水位，自流引水灌溉，形成有壩引水方式。河道比降1100，河底寬82m，河面寬1

26、20m。水庫所供之水水質(zhì)良好，含沙量極微，水量亦能完全滿足灌區(qū)用水要求。五.灌溉渠系規(guī)劃布置與渠道設(shè)計流量計算5.1渠道布置本灌區(qū)灌溉渠道分為干、支、斗、農(nóng)四級固定渠道。本灌區(qū)屬于小坡度地區(qū)。一支布置在整個灌區(qū)的西面，與等高線成一定的角度。二支布置在吳家溝和申溪之間，三支布置在整個灌區(qū)的東面，即整個灌區(qū)由四條支渠控制。第三支渠灌溉面積適中，可作為典型支渠，該支渠有10條斗渠，斗渠長3000m，取第五斗渠為典型斗渠。每條斗渠有16條農(nóng)渠，長800m,間距300m，可取五斗二農(nóng)為典型農(nóng)渠。本灌區(qū)采用明溝排水，分別在吳溝和吳家溝之間及劉家灣和申溪之間的洪溝布置排水溝。另外，在每個條田中均設(shè)置排水溝，

27、防止因排水不暢，引起地下水抬升，使土壤發(fā)生次生鹽堿化。布置圖見附圖三。5.2確定工作制度干支渠續(xù)灌，斗、農(nóng)輪灌（各分兩組）。5.3典型支渠設(shè)計流量計算灌區(qū)總面積約為12萬畝，干渠長為16.5km，各支渠的長度及灌溉面積列入下表。 支渠長度及灌溉面積 渠別 一支 二支 三支 合計 長度（km） 2.8 4.23.2 10.2灌溉面積（萬畝） 2.72 4.414.87 125.3.1典型支渠（三支渠）及其所屬斗、農(nóng)渠的設(shè)計流量A計算農(nóng)渠的設(shè)計流量 三支渠的田間凈流量為因斗、農(nóng)渠分兩組輪灌，同時工作的斗渠有4條，同時工作的農(nóng)渠有5條，所以，農(nóng)渠的田間凈流量為：取田間水利用系數(shù)，農(nóng)渠的凈流量灌區(qū)土壤

28、屬中粘壤土，查表得相應(yīng)的土壤透水性參數(shù)： 。因此農(nóng)渠每公里輸水損失系數(shù)為：取農(nóng)渠的計算長度為：農(nóng)渠的的設(shè)計流量為B計算斗渠的設(shè)計流量因一條斗渠內(nèi)同時工作的農(nóng)渠有5條，即斗渠的流量為：農(nóng)渠分兩組輪灌，各組要求斗渠供給的凈流量相等。但是，第輪灌組距斗渠進水口較遠，輸水損失水量較多，據(jù)此求得的斗渠毛流量較大，因此以第輪灌組的斗渠毛流量作為斗渠的設(shè)計流量。斗渠的工作長度為。斗渠每公里輸水損失系數(shù)為：斗渠的設(shè)計流量為：。C.計算三支渠的設(shè)計流量斗渠也是分兩組輪灌，以第輪灌組要求的支渠毛流量作為支渠的設(shè)計流量。支渠的工作長度?。?。支渠的凈流量為：支渠每公里輸水損失系數(shù)為支渠的設(shè)計流量為5.3.2計算三支渠

29、的灌溉水利用系數(shù)5.3.3.計算一、二支渠的設(shè)計流量A計算一、二支渠的田間凈流量B計算一、二支渠的設(shè)計流量以典型支渠（三支渠）的灌溉水利用系數(shù)作為擴大指標，用來計算其他支渠的設(shè)計流量。5.3.4推求干渠各段的設(shè)計流量ABC段的設(shè)計流量BAB段的設(shè)計流量COA段的設(shè)計流量六.灌溉渠道的斷面設(shè)計6.1渠道橫斷面設(shè)計由已知資料查表，可取 6.1.1干渠橫斷面設(shè)計采用經(jīng)濟適用斷面A OA段：取，寬深比所以可得校核不沖不淤取 即有因此有，滿足要求，說明斷面尺寸符合要求，即干渠OA段的斷面尺寸為：，。干渠AB、BC段以及典型支渠（三支）皆采用經(jīng)濟適用斷面計算，其結(jié)果列入下表。 斷面尺寸設(shè)計渠別QhbAB

30、RAB6.41.544.799759.151.070.66 0.31 0.75BC3.711.253.896.437.430.870.580.280.713支3.431.223.796.117.240.840.560.220.70經(jīng)校核皆滿足，說明以上橫斷面尺寸都符合要求。6.2渠道縱斷面設(shè)計縱斷面設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)灌溉水位要求確定渠道的空間位置，包括設(shè)計水位、渠底高程、堤頂高程、最小水位等。其中堤頂高程、最小水位的確定需確定最小水深和加大水深。即需確定最小流量與加大流量。為保證對下級渠道正常供水，目前有些灌區(qū)規(guī)定渠道最小流量以不低于渠道設(shè)計流量的為宜，在此取，而加大流量為（當(dāng)時，取；當(dāng)，取）。而為了防止風(fēng)浪引起渠水漫溢，保證渠道安全運行，挖方渠道的渠岸和填方渠道的堤頂應(yīng)高于渠道的加大水位，即為安全超高。又為了便于管理和保證渠道安全運行，挖方渠道的渠岸和填方的堤頂應(yīng)有一定的寬度，以滿足交通和渠道穩(wěn)定的需要，即是。6.2.1干渠縱斷面設(shè)計只設(shè)計干渠縱斷面利用迭代法計算。（ ）A OA段： 初始選，則