灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設計課程設計

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　課程名稱：灌溉排水工程學 </p><p>　　題目名稱：**灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設計 </p><p>　　班 級：20 級 水利水電 專業(yè) 班</p><p>　　姓 名：

2、 </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　評定成績：</b></p><p><b>　　教

3、師評語：</b></p><p>　　指導老師簽名： </p><p>　　20 年 月 日</p><p>　　**灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設計</p><p><b>　　1.基本資料 </b></p><p><b>　　1.1灌區(qū)基本情況<

4、;/b></p><p>　　灌區(qū)位于界榮山以南，**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(nóng)作物生長。年平均氣溫16.5℃，多年平均蒸發(fā)量1065mm，多年平均降水量1112mm。</p><p>　　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，20m等高線以下則以大田作物為主，種植

5、稻，麥，棉，豆等作物。</p><p>　　灌區(qū)上游土質(zhì)屬中壤，下游龍尾河一帶屬輕壤土。地下水埋深一般為4～5m,土壤及地下水的pH值屬中性，無鹽堿化威脅。</p><p>　　界榮山、龍尾山等屬土質(zhì)丘陵，表土屬中粘壤土，地表5～6m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**邊巖石遍布地表。吳家溝等溝溪縱坡較大，下切較深，一般為7～8m，上游寬50～60m，下游寬70

6、～90m，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。</p><p>　　Q灌區(qū)為**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(圖外)建大型水庫一座，壩頂高程林50.2m，正常水位43.0m，興利庫容1.2×108 m3，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

7、灌溉。A-A斷面處河底高程30m，砂、卵石覆蓋層厚2.5 m，下為基巖，河道比降1/100，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。</p><p><b>　　1.2氣象</b></p><p>　　根據(jù)當?shù)貧庀笳举Y料，設計的中等干旱年(相當于1972年)4～11月水面蒸發(fā)量(80cm口徑蒸發(fā)皿)及降水量見表1-

8、1及表1-2。</p><p>　　表1-1 設計年蒸發(fā)量統(tǒng)計</p><p>　　表1-2 設計年降水量統(tǒng)計</p><p>　　1.3種植計劃及灌溉經(jīng)驗</p><p>　　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。</p><p>　　表1-3作物種植比例</p><p&

9、gt;　　根據(jù)該地區(qū)灌溉試驗站觀測資料，設計年(1972)早稻及棉花的基本觀測數(shù)據(jù)如表1-4及表1-5所示；中稻及晚稻的豐產(chǎn)灌溉制度列于表1-6。</p><p>　　表1-4 早稻試驗基本數(shù)據(jù)</p><p>　　附注全生育期需水系數(shù)=1.0。</p><p>　　表1-5棉花試驗基本數(shù)據(jù)表</p><p>　　注：計劃產(chǎn)量120Kg；需水

10、量系數(shù)K=2.67m3／Kg；土壤孔隙率48%（占土體的百分數(shù)）；土壤適宜含水率上限為70%（占空隙體積的百分數(shù)），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(nèi)的平均含水率θ0=40%（占空隙體積的百分數(shù)）。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(shù)）計。</p><p>　　表1-6中稻、雙季晚稻設

11、計年豐產(chǎn)灌溉制度</p><p>　　2.早稻及棉花的灌溉制度計算</p><p>　　2.1早稻的灌溉制度計算</p><p>　　2.1.1早稻田間逐日耗水量計算</p><p>　　日蒸發(fā)量=總蒸發(fā)量÷天數(shù)</p><p>　　階段水面蒸發(fā)量=相應的日蒸發(fā)量×相應的天數(shù)</p>

12、<p><b>　　由于 則</b></p><p>　　階段需水量=階段水面總蒸發(fā)量×模比系數(shù)</p><p>　　階段滲透量=滲透強度×天數(shù)</p><p>　　階段耗水量=階段滲透量＋階段需水量</p><p>　　逐日耗水量=階段耗水量÷天數(shù)</p><

13、p>　　2.1.2早稻灌水制度設計</p><p>　　當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計灌水，當大于最大田間允許水層深度則設計排水。水量平衡方程：Wt－W0=Wr＋P0＋K＋M－ET。</p><p>　　已知泡田日期為4月13日至4月24日，泡田定額為，。</p><p><b>　　=39</b

14、></p><p>　　即得初始淹灌水層為10.4mm.</p><p>　　早稻生育期灌溉制度計算列如下表。</p><p>　　表2-2 早稻生育期灌溉制度計算表</p><p><b>　　校核：</b></p><p>　　與7月11日淹灌水層相符，計算無誤。</p>

15、<p>　　由上表可得早稻生育期設計灌溉制度，如下表。</p><p>　　表2-3 早稻生育期灌溉制度表</p><p>　　2.2棉花的灌溉制度計算</p><p>　　2.2.1棉花凈耗水量水量的計算</p><p><b>　　全生育期的需水量</b></p><p>　　即其各

16、生育階段的需水量為</p><p>　　各生育階段地下水補給量為</p><p>　　由于計劃濕潤層增加而增加的水量</p><p><b>　　凈耗水量=--</b></p><p>　　整理數(shù)據(jù)得下表 </p><p>　　表2-4早棉花凈耗水量計算表 </p><

17、p>　　2.2.2有效降雨量計算</p><p>　　降雨入滲量處理：有效降雨為。當旬內(nèi)有接連兩天或兩天以上的降雨時，看做一次降雨，將其累加，如不是則就為一次降雨。當一次降雨小于5mm時，為0；當一次降雨在5～50mm時，取為1.0；當一次降雨大于50mm時，取為0.8。由此可得入滲的有效降雨量如下表。</p><p>　　表2-6 有效降雨量計算表</p><p

18、>　　2.2.3最大、最小蓄水量計算</p><p>　　最初土壤計劃濕潤層內(nèi)的蓄水量為，根據(jù)水量平衡方程：可依次推出棉花各生育期內(nèi)土壤計劃濕潤層內(nèi)的蓄水量，當所得小于或接近該生育期內(nèi)的最小蓄水量時，則需進行灌水；當大于最大蓄水量時，則需排水。</p><p>　　其中計劃濕潤層的最大、最小蓄水量：</p><p><b>　　根據(jù)數(shù)據(jù)列出下表<

19、;/b></p><p>　　表2-7 棉花最大、最小蓄水量計算表</p><p><b>　　播前灌水定額</b></p><p>　　由此得灌水率計算表如下：</p><p>　　表2-8 灌水率計算表</p><p>　　所以可得棉花灌溉制度為</p><p>

20、　　表2-9棉花生育期灌溉制度表</p><p><b>　　3.灌水率計算</b></p><p>　　各次灌水的灌水率為計算過程見下表。</p><p>　　表3-1灌水率計算表</p><p>　　將所得灌水率繪在方格紙上得初步灌水率圖及修正后灌水率圖</p><p>　　取修正后的灌水率為

21、0.39 m3/(s*萬畝).</p><p>　　4.灌溉渠系規(guī)劃布置</p><p>　　本灌區(qū)灌溉渠道分為干、支、斗、農(nóng)四級固定渠道。由于考慮到灌區(qū)面積足夠大，故整個灌區(qū)由四條支渠控制。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，三支布置在申溪，四支布置在龍尾山左側(cè)。第四支渠灌溉面積適中，地勢平坦可作為典型支渠，該支渠有6條斗渠，斗渠長2.67km，取

22、第三斗渠為典型斗渠。每條斗渠有8條農(nóng)渠，長0.63km,間距0.33km，可取三斗五農(nóng)為典型農(nóng)渠。</p><p>　　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，在每個條田中均設置排水溝，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。</p><p>　　5．渠道設計流量計算</p><p><b>　　5

23、.1確定工作制度</b></p><p>　　干支渠續(xù)灌，斗、農(nóng)輪灌（各分兩組）。</p><p>　　5.2典型支渠設計流量計算</p><p>　　灌區(qū)總面積約為12萬畝，各支渠的長度及灌溉面積列入下表。</p><p>　　表5-1支渠長度及灌溉面積</p><p>　　5.2.1典型支渠（四支渠）及

24、其所屬斗、農(nóng)渠的設計流量</p><p>　　5.2.1.1 計算農(nóng)渠的設計流量 </p><p>　　四支渠的田間凈流量為</p><p>　　因斗、農(nóng)渠分兩組輪灌，同時工作的斗渠有3條，同時工作的農(nóng)渠有4條，所以，農(nóng)渠的田間凈流量為：</p><p>　　取田間水利用系數(shù)，農(nóng)渠的凈流量</p><p>　

25、　灌區(qū)土壤屬輕沙土壤，查表得相應的土壤透水性參數(shù)： </p><p>　　因此農(nóng)渠每公里輸水損失系數(shù)為：</p><p>　　取農(nóng)渠的計算長度為：</p><p><b>　　農(nóng)渠的設計流量為：</b></p><p>　　5.2.1.2計算斗渠的設計流量</p><p>　　因一條斗渠內(nèi)同時工

26、作的農(nóng)渠有4條，所以，</p><p>　　斗渠的凈流量等于4條農(nóng)渠的毛流量之和：</p><p>　　農(nóng)渠分2組輪灌，各組要求斗渠供給的凈流量相等。但是，第2輪灌組距斗渠進水口較遠，輸水損失較多，據(jù)此求得的斗渠毛流量較大，因此，以第2輪灌灌水時時需要的斗渠毛流量作為斗渠的設計流量。斗渠的平均工作長度。</p><p>　　斗渠每公里輸水損失系數(shù)為：</p&g

27、t;<p><b>　　斗渠的設計流量為：</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　C.計算四支渠的設計流量</p><p>　　斗渠分兩組輪灌，支渠的工作長度?。?。</p><p><b>　　支渠的凈流量為：</b></p&g

28、t;<p>　　支渠每公里輸水損失系數(shù)為</p><p><b>　　支渠的設計流量為</b></p><p>　　5.2.2計算四支渠的灌溉水利用系數(shù)</p><p>　　5.2.3計算一、二、三支渠的設計流量</p><p>　　A．計算一、二、三支渠的田間凈流量</p><p>

29、;　　B．計算一、二、三支渠的設計流量</p><p>　　以典型支渠（四支渠）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計流量。</p><p>　　5.2.4推求干渠各段的設計流量</p><p>　　A．CD段的設計流量</p><p>　　B．BC段的設計流量</p><p>　　C. AB段的設計流量

30、</p><p>　　D．OA段的設計流量</p><p>　　5.2.5渠道最小流量和加大流量的計算</p><p>　　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為宜，在此取，而加大流量為（當，??；當時，??；當，取）。根據(jù)各渠道的設計流量求得最小流量和加大流量見下表。</p><p>　　表6-1各渠道流

31、量設計表</p><p>　　6.灌溉渠道的斷面設計</p><p>　　6.1渠道橫斷面設計</p><p>　　由已知資料查表，可取 </p><p><b>　　OA段：</b></p><p><b>　　取，</b></p><p

32、><b>　　寬深比</b></p><p><b>　　所以可得</b></p><p><b>　　校核不沖不淤</b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　即有</b></p&g

33、t;<p>　　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：，。</p><p>　　干渠AB、BC、CD段以及典型支渠、斗渠、農(nóng)渠皆采用經(jīng)濟適用斷面計算，其結(jié)果列入下表。</p><p>　　表6-2 渠道斷面計算表</p><p>　　經(jīng)校核皆滿足，說明以上橫斷面尺寸都符合要求。</p><p>　　6

34、.2渠道縱斷面設計</p><p>　　縱斷面設計的任務是根據(jù)灌溉水位要求確定渠道的空間位置，包括設計水位、渠底高程、堤頂高程、最小水位等。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。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有一定的寬度，以滿足交通和渠道穩(wěn)定的需要，即是。</p><p>　　6.2.

35、1干渠縱斷面設計</p><p>　　利用迭代法計算。（ ）</p><p><b>　　OA段：</b></p><p><b>　　初始選，則有</b></p><p>　　進行迭代，最終得，即為最小水深。</p><p><b>　　安全超高&

36、lt;/b></p><p>　　同理可得其它渠道的安全超高見下表。</p><p>　　表6-3各渠道安全超高設計表</p><p><b>　　OA段：</b></p><p><b>　　初始，則</b></p><p>　　迭代得，即為OA段堤頂高程。</

37、p><p><b>　　因此得堤頂寬度為</b></p><p>　　同理可得其它渠道的堤頂高度，如下表。</p><p>　　表6-4 各渠道堤頂高度設計表</p><p>　　6.2.2灌溉渠道的水位計算</p><p>　　為了滿足自流灌溉的要求，各級渠道入口處都應具有足夠的水位。</p&

38、gt;<p>　　式中：——渠道進水口處的設計水位，m；</p><p>　　——渠道灌溉范圍內(nèi)控制點的地面高程（m）。</p><p>　　——控制點地面與附近末級固定渠道設計水位的高差，取0.1m；</p><p>　　——渠道的長度，m；</p><p><b>　　——渠道的比降；</b></

39、p><p>　　——水流通過渠系建筑物的水頭損失（m）</p><p>　　表6-5 各渠道設計水位計算表</p><p>　　6.2.3干渠縱斷面圖的繪制</p><p>　　渠道縱斷面圖包括：沿渠地面高程線、渠道設計水位線、渠底最低水位線、渠底高程線、堤頂高程線、分水口位置、渠道建筑物及其水頭損失等。</p><p>

40、　　渠道斷面圖的具體數(shù)據(jù)如下表：</p><p>　　表6-6各渠道縱斷面圖數(shù)據(jù)統(tǒng)計表</p><p>　　可根據(jù)以上計算所得數(shù)據(jù)繪制出干渠的縱橫斷面圖</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] 郭元裕主編．農(nóng)田水利學．中國水利水電出版社出版，2009 [2] 陳德亮主編．水工建筑物．