灌溉排水工程課程設計

1、灌溉排水工程課程設計湖南農業(yè)大學工學院課程設計說明書課程名稱：灌溉排水工程學題目名稱：馬清河灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設計班 級：2009級水利水電專業(yè)01 班姓 名：陶仕平學 號： 2指導教師：王 輝評定成績：教師評語：指導老師簽名:20馬清河灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設計1.基本資料1.1灌區(qū)基本情況灌區(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，適宜于農作物生長。年平均氣溫 16.5 C,多年平均蒸發(fā) 量1065mm多年平土降水量 1112mm灌區(qū)人口總數約8萬，勞動力1.9萬。中溪以西屬興隆鄉(xiāng)，以東屬大勝鄉(xiāng)。 根據農業(yè)規(guī)劃，界榮山上以林、牧、副業(yè)為主，20

2、m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)上游土質屬中壤，下游龍尾河一帶屬輕壤土。地下水埋深一般為45m, 土壤及地下水的pH值屬中性，無鹽堿化威脅。界榮山、龍尾山等屬土質丘陵，表土屬中粘壤土，地表56m以下為巖層，中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78日上游寬5060ml下游寬70 90ml遇暴雨時易發(fā)洪水，近年來已在各溝，溪上游修多處小型水庫，山洪已基 本得到控制，對灌區(qū)無威脅。Q灌區(qū)為馬泊河流域規(guī)劃的組成部分， 根據規(guī)劃要求，已在興隆峪上游20km 處（圖外）建大型水庫一座，壩頂高程林 50.2

3、m,正常水位43.0m,興利庫容1.2 X 108 m3,總庫容2.3 X 108n3o 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30ml砂、卵石覆蓋層厚2.5 m ,下為基巖，河道比降1/100,河底寬82ml河面寬120m 水庫所供之水水質良好，含沙量極微，水量亦能完全滿足灌區(qū)用水要求。氣象根據當地氣象站資料，設計的中等干旱年（相當于1972年）411月水面蒸 發(fā)量（80 cm 口徑蒸發(fā)皿）及降水量見表2-1及表2-2。種植計劃及灌溉經驗灌區(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1-3表2-1設計年蒸發(fā)量統(tǒng)

4、計月份4567891011烝及里（mm）97.5118.0143.7174.9196.5144.7101.175.6表2-2設計年降水量統(tǒng)計日月份4567891017.64.6212.717.418.533.41.97.3492.055.31.210.864.87.9-2.878.628.582.5919.1103.6112.52.1121.920137.52.31412.11.91.91510.0166.04.13.532.81724.5181.3191.6204.312.611.5211.818.5222.110.620.22.53.6231.410.74.52435.47.4256.22

5、61.5271.1281.53.729307.7313.6月計72.9212.1107.339.825.037.3103.5表2-3作物種植比例作物早稻中稻雙季晚稻棉花種植比例（%）50305020根據該地區(qū)灌溉試驗立觀測資料，設計年（1972）早稻及棉花的基本觀測數據 如表2-4及表2-5所示；中稻及晚稻的豐產灌溉制度列于表2-6。表2-4早稻試驗基本數據生育 階段復出分孽前分孽后孕穗抽穗乳熟黃熟全生 育期起止25/4-4/5/5-1415/5-1/2/6-1617/6-31/7-1112/7-225/4-日期（日/ 月）5/56/60/6/70/720/7天數101018151411987

6、模比 系數 （% ）7818252l138100田間 允許 水層 深（mm ）10-30-5 010-408020-508020-50-10020-50-9010-4050濕潤滲透 強度 （mm/ d ）1.31.31.31.31.31.31.3附注全生育期需水系數=1.0表2-5棉花試驗基本數據生育階段幼苗期現蕾期開花結鈴 期吐絮期全生育期起止日期（日/月）21/4-16/617/6-28/729/7-26/827/8-6/1121/4-6/11模比系數（%下水補給量 占作物需水量的（）10202225計劃濕潤層深（m）0.4-0.50.5-0.60.6-0.70.

7、7注：計劃產量120Kg;需水量系數K=2.67m3/Kg; 土壤孔隙率48% （占土 體的百分數）；土壤適宜含水率上限為70% （占空隙體積的百分數），下限為35% （占空隙）;田間最大持水率為70% （占空隙）;播種時，計劃層土壤 儲水量為72 m3/畝；播前灌之前土壤計劃潤濕層（0.4m）內的平均含水率8 0=40% （占空隙體積的百分數）。增加的計劃潤濕層的平均含水率可按50% （占空隙體積的百分數）計。表2-6中稻、雙季晚稻設計年豐產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/公頃）灌水次序灌水時間（日/月）灌水定額（m3/公頃）17/5:50119/750226/

8、525227/71534/62531/825410/6P 25417/820520/630512/82562/730623/830日期生育期設計淹灌逐日耗水逐日降雨淹灌水灌水量排水量月日水層（mm）量（mm）量(mm)層(mm)(mm)(mm)78/730727/830814/7P 30831/830922/73096/9301029/7251012/9301110/8r 301119/9301230/920灌溉定額320（m3/公頃）灌溉定額335（m3/公頃）早稻及棉花的灌溉設計日. 烝及里月份4567891011年蒸發(fā)量（mm）97.5118.0143.7174.9196.5144.71

9、01.175.6平均日蒸發(fā)量（mm）3.253.814.795.646.344.823.262.524.13泡田期10-30-504.557.537.0534.11412.144. 61540.051635.51730.95181.327.71923.15204.322.9211.820.15222.117. 7231.414.55241025復苗期10-30-5035.45302630.92726.35281.523.32918.753014.25 .015.1129.09200223.98033.422.270492.05059.1605分票前10-40-801.246.09067.948

10、.880728.572.270867.160962.051056.94112.554.33126.455.621350.511445.415分篥后20-50-9040.29166.041.181724.560.571855.461950.352045.242140.132210.645.622310.751.212446.12540.9926分篥后20-50-9035.88271.131.87283.730.462925.353020.243145.13306 .016.0939.0402孕穗20-50-10017.450.35031.946.160440.070533.980627.8907

11、21.80855.71400949.621043.531137.441231.351325.26141.921.071554.98401648.8917抽穗20-50-9042.81836.711930.622024.532148.44302249.2901.552383.912435.49023.222583.91261.579.322773.232867.142961.053054.96701乳熟10-40-5048.020241.080334.140427.20520.260613.320736.383008乳熟10-40-506.9429.440922.51015.5611101.38

12、12黃熟濕潤13141510.0164.117181920合計499.35337.8255.4883.93校核驗算：h始P d MWc h末故校核滿足要求。0+337.8-499.35-83.93+255.48=10泡田日期為4月13日至4月24日，泡田定額為m 70m3/畝，S1 86mm975 1230Mih。0.667(h0.667(hM10.667S18686M-Pi) 39-30.5)39 30.5 10.4mm即得初始淹灌水層為10.4mm.早稻設計灌溉制度灌水次數灌水時間灌水定額mmm3/畝14.1334.122.724.25302035.012013.345.31302056.

13、084026.766.154026.776.21302087.07302097.111.380.9棉花灌溉制度的制定WT=100*50%*48%=24（ mm =35.98 （m3/畝）Wo=72000/667=107.9（mm）=161.77 （m3/畝）ET KY 120 2.67 320.4m3/畝 21.36m3/公頃幼苗期：ET1ETk1320.4 0.18 57.67m3/畝3.84m3/公頃現蕾期：ET2 ETk2 320.4 0.3 96.12m3/畝 6.41m3/公頃開花結鈴期：ET3 ETk3 320.4 0.24 76.9m3/畝 5.13m3/ 公頃33葉絮期：ET4

14、 ETk4320.4 0.28 89.71m3/畝 5.98m3/公頃日期 旬生育期Wmax（m3/畝）Wmin （m3/畝）H（m）ET（m3/畝）K（m3/畝）Wt（m3/畝）t降雨量（mm）P0 （m3/畝）時段初水 量（m3/ 畝）時段末水量（m3/畝）灌水量（m3/畝）4下旬幼苗期112.778.90.59.61.02.76.84.57280.6105上旬0.59.61.02.713366.580.6112.7-28.5中旬0.59.61.02.739.426.3112.7112.7-20.4下旬0.59.61.02.726.117.4112.7112.7-11.56上旬0.59.6

15、1.02.719.312.9112.7112.7-7.0中旬0.59.61.02.71.90112.7106.8下旬現蕾期140.998.60.624.04.84.086.143.1106.8128.87上旬0.624.04.84.000128.8113.6中旬0.624.04.84.014.19.4113.6107.8下旬0.624.04.84.025.717.1107.8109.78上旬開花結 鈴期169.0118.30.725.65.65.310.87.2109.7162.260.0中旬0.725.65.65.314.29.5162.2157下旬0.725.65.65.300157142

16、.39上旬吐絮期197.2138.10.712.83.22.37.34.9142.3139.9中旬0.712.83.22.37.95.3139.9137.3下旬0.712.83.22.322.114.7137.3144.710上旬0.712.83.22.351.125.6144.7163中旬0.712.83.22.346.230.8163186.5下旬0.712.83.22.36.24.1186.5183.311上旬0.712.83.22.3320.064.464.2294.82.6校核:Wt -W 0=WT+P0+K+M-ET183.3-72=111.3=64.2+294.8+64.4+2.

17、6-320.0棉花設計灌溉制度灌水次數灌水時間灌水定額14月21日10 （m3廟）28月1日60 （ m3廟）早稻、中稻、雙季晚稻、棉花灌水率作物作物所占面 積（為灌水次數灌水定額（m/畝）灌溉時間（日 /月）灌水延續(xù)時 間（d）灌水率m3/（s萬畝早稻501 （泡田）22.74.13100.132204.2540.28313.35.0140.194205.3140.28526.76.0840.38626.76.1540.387206.2140.288207.0740.2890.97.1140.13中稻301 （泡田）505.07120.142255.2640.213256.0440.2142

18、56.1040.215306.2040.266307.0240.267307.0840.268307.1440.269307.2240.2610257.2940.2111208.1040.17雙季晚稻501 （泡田）507.19120.242157.2740.213258.0140.364208.0740.285258.1240.366308.2340.437308.2740.438308.3140.439309.0640.4310309.1240.4311309.1940.4312209.3040.28棉花201104.2150.462608.01100.13修正后的灌水率計算表作物作物所占

19、面 積（為灌水次數灌水定額（m/畝）灌溉時間（日 /月）灌水延續(xù)時 間（d）灌水率m3/（s萬畝早稻早稻50501 （泡田）4.1370.1924.2540.2834.2940.1945.3040.2856.0740.3866.1540.3876.2340.2887.0640.2897.1040.13中稻301 （泡田）5.0380.2125.2640.2136.0340.2146.1140.2156.1940.2667.0240.2677.1440.2687.2240.2697.2940.21108.1040.17雙季晚稻501 （泡田）7.1040.2627.1870.2437.2640.

20、4548.0240.3658.0640.2868.1040.2678.27160.4389.1940.4399.3040.28棉花2014.2050.4628.01100.13取修正后的灌水率q為0.43n3/（s*萬畝）.灌溉渠系規(guī)劃布置渠道布置本灌區(qū)灌溉渠道分為干、支、斗、農四級固定渠道。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中溪 之間，三支布置在中溪東側，四支布置在炒米店西側，八戶東側。第三支渠灌溉面積適中，可作為典型支渠，該支渠有 6條斗渠，斗渠長3500ml取第六斗渠為 典型斗渠。每條斗渠有6條農渠，長800m,間距750ml可取六

21、斗二農為典型農渠。渠道設計流量計算確定工作制度干支渠續(xù)灌，斗、農輪灌（各分兩組）。典型支渠設計流量計算灌區(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一支二支四支合計長度（km）4.514.124.254.3610.2灌溉面積（萬畝）2.434.382.522.67125.2.1典型支渠（三支渠）及其所屬斗、農渠的設計流量A.計算農渠的設計流量三支渠的田間凈流量為 Q3支田凈A3支q設2.52 0.43 1.08m3/s因斗、農渠分兩組輪灌，同時工作的斗渠有3條，同時工作的農渠有3條，所以,農渠的田間凈流量為：Q農田凈 口支田凈 108

22、0.12 m3/sn k 3 3取田間水利用系數f 095,農渠的凈流量Q農凈 QS = 0.126 m3/sf 0.95灌區(qū)土壤屬中粘壤土，查表得相應的土壤透水性參數：A 1.9 m 0.4。一 .一.一一.A1 9因此農渠每公里輸水損失系數為：農 一J0.0435100Q農凈 100 0.126 .取農渠的計算長度為：L農400m 0.4km農渠的設計流量為Q農毛 Q農凈（1農L農）0.12 （1 0.0435 0.4） 0.122m3/sB.計算斗渠的設計流量因一條斗渠內同時工作的農渠有 3條，即斗渠的流量為：Q斗凈 3 Q農毛 3 0.12 0.36m3/s農渠分兩組輪灌，各組要求斗渠

23、供給的凈流量相等。 但是，第R輪灌組距斗渠進 水口較遠，輸水損失水量較多，據此求得的斗渠毛流量較大，因此以第R輪灌組的斗渠毛流量作為斗渠的設計流量。斗渠的工作長度為L斗3/4L斗2.63km。A1 9斗渠每公里輸水損失系數為：斗 一J 以不 0.0286100Q斗凈 100 0.36 .斗渠設計流量為：Q斗毛Q斗凈（1斗L斗)0.36 (1 0.0286 2.63) 0.387m3 /sC.計算三支渠的設計流量斗渠也是分兩組輪灌，以第n輪灌組要求的支渠毛流量作為支渠的設計流量 渠的工作長度?。篖支3.6km。支渠的凈流量為：Q3支凈 3 0.387 1.161m3/s支渠每公里輸水損失系數為A

24、 ccm m100Q3支凈1 9nr 0.0179_ 0 4100 1.161 .支渠設計流量為Q3支毛Q3支凈（13支 L支)1.161 (1 0.0179 3.6) 1.236m3/s5.2.2計算三支渠的灌溉水利用系數323 161 0.939Q3 支毛1.2365.2.3計算一、二支渠的設計流量A.計算一、二支渠的田間凈流量Q1 支田凈2.43 0.43 1.04m3/s3.Q2支田凈 4.38 0.43 1.88m /sQ3支田7爭 2.67 0.43 1.148m3/sB.計算一、二支渠的設計流量以典型支渠（三支渠）的灌溉水利用系數作為擴大指標，用來計算其他支渠的設 計流量。Q1支

25、毛Q1支田凈3支水1.040.9391.107m3/sQ2支毛Q2支田凈3支水1.880.9392.002m3/sQ4支毛Q4支田凈3支水1.1480.9391.223m3/s5.2.4推求干渠各段的設計流量BC段的設計流量3 .Qbc凈Q4支毛1.223m /SBC1.9100 1.2230.40.0175Qbc 毛Qbc 凈(1bc Lbc)1.223 (1 0.0175 4.08) 1.310m3/sAB段的設計流量QAB凈QBC毛Q 3支毛1.310 1.236一 一 3 一2.546m /sAB1.9Z704100 2.546 .0.0131Qab 毛Qab 凈(1abLab)2.5

26、46(10.0131 3.54)2.664m3/s4.666m3/sOA段的設計流量Qoa 凈Qab 毛 Q2 支毛2.664 2.002OA1.9100 4.6660.40.0103Qoa毛Qoa 凈(1oaL0a)4.666(10.0103 3.25)34.822m3/sQO段的設計流量Qqo 凈 Qoa 毛 Q1 支毛 4.822 1.107 5.929m3/sOA1.9100 5.9290.40.0093QQO毛Qqo凈(1qoLqo)5.929 (1 0.0093 4.30)6.166m3/s6.灌溉渠道的斷面設計渠道橫斷面設計10.025由已知資料查表，可取 m 1.25 i 10

27、.000286 n35001.1干渠橫斷面設計采用經濟適用斷面A. QCK: Qqo 6.166m3/s取 1.04,5/2L1) 0.68寬深比 (2.1 m2 m) m 3.14 3/8Qn( 2.1 m2)2/3 h1.44m(m)5/3Jb h 4.53m2A (b mh)h 9.12m2B b 2h . 1 m29.14mAR 0.998mBA 9.12Q 6.166 所以可行V0.676m/ sV不淤校核不沖不淤C RV不沖KQ0.1取 C 0.3 K 0.62-V不淤 C、.R 0.3 .0.998 0.30m/s即有301V不沖KQ .0.62 6.166 .0.74m/s因此

28、有V不淤V V不沖，滿足要求，說明斷面尺寸符合要求，即干渠QOO勺斷面尺寸為：h 1.44m, b 4.53m。干渠AR BC段以及典型支渠(三支)皆采用經濟適用斷面計算，其結果列入下 表。1.045/2 , ( 4 1) 0.682(2 1 m2 m) m 3.14斷面尺寸設計渠別QhbABRQV 一AV不淤Cv RV不沖KQ0.1OA4.8221.3154.1297.5918.3370.9110.6350.2860.726AB2.6641.0523.3034.8586.6690.7280.5480.2560.684BC1.3100.8062.5302.8515.1090.5580.4590

29、.2240.6373支1.2360.7892.4772.7335.0010.5460.4520.2220.633經校核皆滿足V不淤V V不沖，說明以上橫斷面尺寸都符合要求6.1.2斗、農渠斷面設計采用水力最優(yōu)斷面A.典型斗渠：Q斗 0.387m3/s計算寬深比2( 1 m(m)5/3、ib h 0.70 0.75 0.53m A (b mh)h 1.10m m) 0.70 3/80.75mQn( 2.1 m2)2/3B b 2h. 1 m22.93mR 0.38m/s B可得 V Q 0.35m/s A一 V不淤C . R 0.3 . 0.38 0.18m/s因有0.10.1V不沖KQ 0.6

30、2 0.3870.56m/s可知，得典型斗渠的斷面尺寸為b 0.53m, h 0.75m,符合要求。B.典型農渠：Q農 0.122m(m)5/3、.ib h 0.70 0.49 0.34m- 八一 _2A (b mh)h 0.47m2.-.B b 2h J m2 1.91mAR - 0.25m/sB所以 V Q 0.26m/s AC .R 0.3 ,.0.25 0.15m/s_01_0 1_KQ .0.62 0.122 .0.50m/s即V不淤V V不沖，滿足要求，因此得典型農渠橫斷面尺寸為b 0.34m, h 0.49m o6.2渠道縱斷面設計縱斷面設計的任務是根據灌溉水位要求確定渠道的空間

31、位置，包括設計水位、 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計流量的40%為宜，在此取Q最小 50%Q設，而加大流量為Qj JQ設（當1 Q 5時，取J 1.3；當5 Q 10,取J 1.2）。而為了防止風浪引起渠水漫溢，保證渠道安全運行，挖方渠道的渠 、 1岸和填方渠道的堤頂應高于渠道的加大水位，即為安全超高Ah -hj 0.2。又4 j/s寬深比 2( 1 m2 m) 0.70 3/80.49m丫不淤因V不沖Qn( 2.1 m2)2/3為了便于管

32、理和保證渠道安全運行, 度，以滿足交通和渠道穩(wěn)定的需要,挖方渠道的渠岸和填方的堤頂應有一定的寬即是 D hj 0.3。6.2.1干渠縱斷面設計利用迭代法計算。(m 1.25A. QO: Q 最力50O0Q0.51i 0.000286 n 0.025)35006.166 3.083m3/s0.6AnQ最小i2.482 1 m2 3.20m初始選h最小0.85m ,則有A (b Bh最小產b mt小進行迭代，最終得h最力0.97m即為最小水深。JQ 1.2 6.1667.40m3 /s0.6nQJ4.203.20m初始 hj1.7m ,貝(J hjA (b Bhj)0.4b mhj迭代得hj 1.

33、59m ,即為OA段堤頂高程因此得堤頂寬度為D hj 0.3 1.89m,4hj0.2 0.60m 。B. OA: Q最小 50%Q 0.54.822 2.41m3/s0.62.1422 1 m 3.20m初始選h最力0.69m,因h最力A 叫?。?迭代得h最小0.89m,即為最小b mhg 小水深。Qj JQ 1.34.822 6.27m3/s0.6nQJ-i23.80mB 2 1 m23.20m、“A (b Bhj)0.4初始 hj 0.95m ,則 hj -b mhj迭代得hj 1.52m,即為堤頂高程。因此得AB 段的堤頂寬度為D hj 0.3 1.82m ,安全超高-1 . h -

34、hj 0.2 0.58m。4 jAB: Q最小 50 % Q 0.5 2.664 1.33m3/snQ最力0.62B 2 1 m2 3.20m初選h最小0.58m,有幅才A (bBh最小）.4b mhM，迭代得h最/j0.71m即為最小水深。又因QJ JQ1.3 2.6643.46m3/s0.6nQJ2.66m2B 2 1 m2 3.20m選 hj 1.28m A則hjMj：，迭代得 hj 1.21m為堤頂局程。1.50m2堤頂寬度D10.50m ohj0.3 1.51m,安全超圖 zh -hj 0.24 jBC: Q最小50%Q 0.5 1.310 0.66m3/s0.6nQ最小2:2A 0

35、.99mB 2-1 m 3.20mi初選h最小0.48m ,有幅小A(b Bh最小),迭代得h最小0.55m ,為最小水深 b m幅小又因 Qj JQ 1.3 1.310 1.70m3/snQj.i0.61.74m2B 2 1 m2 3.20m選 hj1.08m,貝(JhjA (b Bhj)0b mhj迭代得hj0.93m為堤頂高程。一,人 1D hj 0.3 1.23m, Ah - hj 0.2 0.43m。4 jE:典型支渠（三支）：Q最小50%Q30.5 1.236 0.62m /s0.6nQ最小2，2A0.95m2B 21 m 3.20mJ初選hi、0.7m ,有h最力A (b Bh最小嚴b mh迭代得h最小0.54m ,為最小水深。又因 QJJQ 1.3 1.236 1.61m3/s0.6A 華 1.68m2B 2V1 m23.20miA (b Bh；)0.4選hj 0.7m ,