1、湖南農業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：馬清河灌區灌溉系統的規劃設計班級： 20級 水利水電專業班姓名：學號：指導教師：評定成績：教師評語：指導老師簽名：20年月日馬清河灌區灌溉系統的規劃設計1. 基本資料1.1 灌區基本情況灌區位于界榮山以南，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 ，多年平均蒸發量 1065mm，多年平均降水量 1112mm。灌區人口總數約 8 萬，勞動力 1.9 萬。申溪以西屬興隆鄉，以東屬大勝鄉。根據農業規劃，界榮山上以林、牧、副業為主， 20m等高線以下則以大田作

2、物為主，種植稻，麥，棉，豆等作物。灌區上游土質屬中壤， 下游龍尾河一帶屬輕壤土。 地下水埋深一般為 4 5m, 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 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 7 8m，上游寬 5060m，下游寬 7090m，遇暴雨時易發洪水，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，對灌區無威脅。Q 灌區為馬清河流域規劃的組成部分，根據規劃要求，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1.2 108 m3，總庫容2.38 3 10 m 。Q 灌區擬在該水庫下游 A-A 斷面處修建攔河壩式取水樞紐，引取水庫水發電則利用尾水進行灌溉。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，水庫所供之水水質良好，含沙量極微，水量亦能完全滿足灌區用水要求。1.2 氣象根據當地氣象站資料，設計的中等干旱年(相當于 1972 年)4 11 月水面蒸發量(80cm 口徑蒸發皿 )及降水量見表1-1 及表 1-2。表 1-1設計年蒸發量統計月份45678910112蒸發量(mm)97.511

4、8143.7174.9196.5144.7101.175.6表 1-2設計年降水量統計月份日4567891017.64.6212.717.418.533.41.97.349255.31.210.864.87.9-2.878.628.582.5919.1103.6112.52.1121.920137.52.31412.11.91.915101664.13.532.81724.5181.3191.6204.312.611.5211.818.5222.110.620.22.53.6231.410.74.52435.47.4256.2261.5271.1281.53.729307.7313.6月計72

5、.9212.178.339.82537.3103.531.3 種植計劃及灌溉經驗灌區以種植水稻為主，兼有少量旱作物，各種作物種植比例見表1-3。表 1-3 作物種植比例作物早稻中稻雙季晚稻棉花種植比例(%)50305020根據該地區灌溉試驗站觀測資料，設計年(1972) 早稻及棉花的基本觀測數據如表1-4 及表 1-5 所示；中稻及晚稻的豐產灌溉制度列于表1-6。表 1-4 早稻試驗基本數據生育復苗分孽前分孽后孕穗抽穗乳熟黃熟全生階段育期起止25/4-4/5/5-14/515/5-1/2/6-16 17/6-31/7-1112/7-2 25/4-日期56/60/6/70/720/7( 日/月

6、)天數101018151411987模比系數7818252l138100(% )田間允許水層10-30-510-40-820-50-20-5020-50 10-40-濕潤深0080-100-9050( mm)滲透強度1.31.31.31.31.31.31.3( mm4/d )附注全生育期需水系數=1.0。表 1-5 棉花試驗基本數據表幼苗生育階段期現蕾期開花結鈴期吐絮期全生育期21/4-16/17/6-2821/4-6/1起止日期 ( 日/ 月)6/729/7-26/827/8-6/111模比系數 (%下水補給量占作物需水量的 (%)102022250.4-計劃濕潤層

7、深 (m)0.50.5-0.60.6-0.70.7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 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 1-6 中稻、雙季晚稻設計年豐產灌溉制度中稻雙季晚稻灌水定灌水定灌水時額灌水時額灌水次間( m3/ 公灌水次間( m3/ 公序(日/月

8、)頃)序(日/月)頃)7月1917月 5日501日505月 267月272日252日1534月 6日2531月 8日2510月 64日2547月 8日2056月 2030512月 8255日日8月2362月 7日306日308月2778月 7日307日3087月 143088月3130日日7月 229日3096月 9日307月 2912月 910日2510日3010月 89月1911日3011日309月3012日20灌溉定額 320(m3/ 公頃 )灌溉定額 335(m3/ 公頃 )2. 早稻及棉花的灌溉制度計算2.1 早稻的灌溉制度計算早稻田間逐日耗水量計算日蒸發量 =總蒸發量 天數階段水面

9、蒸發量 =相應的日蒸發量 相應的天數由于1.0 則 ETE0E0階段需水量 =階段水面總蒸發量 模比系數階段滲透量 =滲透強度 天數階段耗水量 =階段滲透量 階段需水量逐日耗水量 =階段耗水量 天數田間逐日耗水量計算月份4567天數303130316蒸發量 mm97.5118143.7174.9日蒸發量 mm3.253.814.795.64生育期復苗分蘗前分蘗后孕穗起止月日25/4-4/55/5-14/515/5-1/62/6-16/6天數10101815階段水面蒸發量 （mm）35.2838.0669.571.85階段需水系數 a1111模比系數（ %）781825階段需水量（ mm）27.

10、5831.5270.9398.51滲透強度 (mm/d)1.31.31.31.3階段滲漏量（ mm）131323.419.5作物日需水量（ mm/d）2.763.153.946.57田間逐日耗水量 （mm）4.14.55.27.9田間逐日耗水量計算月份891011天數31303130蒸發量 mm196.5144.7101.175.6日蒸發量 mm6.344.823.262.52生育期抽穗乳熟黃熟全生育期起止月日17/6-30/6 1/7-11/712/7-20/725/4-20/7天數1411987階段水面蒸發量 （mm）67.0662.0650.78214.7階段需水系數 a1111模比系數

11、（ %）21138100階段需水量（ mm）82.7551.2331.52228.54滲透強度 (mm/d)1.31.31.3階段滲漏量（ mm）18.214.311.7作物日需水量（ mm/d）5.914.663.5田間逐日耗水量 （mm）7.264.87早稻灌水制度設計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：W tW0=WrP0K M ET。已知泡田日期為4 月 13 日至 4 月 24 日，泡田定額為m703/畝，S1 86mm。me1t197.512 =3930M 10.667(h 0S1

12、e1t1 - P1 )0.667(h08639 - 30.5)h0M 1863930.510.4mm0.667即得初始淹灌水層為 10.4mm.早稻生育期灌溉制度計算列如下表。表 2-2 早稻生育期灌溉制度計算表早稻灌溉制度初步計算逐日淹灌水生育設計淹灌逐日耗降雨層變化灌水排水日期期水層水量量mm量量月日42410254.135.930264.131.84274.127.7284.11.525.1294.121304.116.914.112.8524.18.73復苗10-30-504.13.48844.1925045.954.51.246.764.57.950.174.528.574.184.

13、569.694.565.1104.560.6114.52.558.6124.56.460.513分蘗4.55614前10-40-804.551.5155.246.3165.2647.1175.224.566.4185.261.2195.256205.250.8215.245.6225.210.651235.210.756.5245.251.3255.246.1265.240.9275.21.136.8285.23.735.3295.230.1305.224.931分蘗5.219.761后20-50-905.217.431.9927.91.925.937.9584047.950.157.942.

14、267.934.377.926.487.958.54097.950.6107.942.7117.934.8127.966.940137.959147.91.953157.945.116孕穗20-50-1007.937.2177.230187.222.8197.255.640207.248.4217.241.2227.249.283.2237.276247.235.49014.2257.282.8267.21.577.1277.269.9287.262.7297.255.530抽穗20-50-907.248.3101642.32636.33630.34624.35618.36612.37646.

15、3408640.39634.310628.3711乳熟10-40-50622.31213141510164.117181920黃熟濕潤464.930723060.1校核 ： hPdmWC10307.3464.923060.122.3與 7 月 11 日淹灌水層相符，計算無誤。由上表可得早稻生育期設計灌溉制度，如下表。表 2-3 早稻生育期灌溉制度表早稻灌溉制度灌水次序灌水時間（月 / 日）灌水定額（ m3/畝）111( 泡田)4.147024.253036.34046.84056.124066.194077.740灌水定額3002.2 棉花的灌溉制度計算棉花凈耗水量水量的計算全生育期的需水量

16、ET KY 2.67120320.4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K iiETi由于計劃濕潤層增加而增加的水量WTi667( H 2H 1 )n凈耗水量 = ETi - WTi - Ki整理數據得下表表 2-4 早棉花凈耗水量計算表開花結鈴全生育生育階段幼苗期現蕾期期吐紊期期模比系數（%段需水量57.6796.1276.89689.712320.4地下水補給量占作物需水量（ %）10202225地下水補給5.7719.2216.9222.4312量WT0161616凈耗水量51.9060.8943.9751.28有效降雨量計算降雨入滲量

17、處理： 有效降雨為 P0P 。當旬內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 550mm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。表 2-6 有效降雨量計算表有效降雨量生育階段起止日期PP0月（日）mmm3/ 畝4.21-4.305.35.35.1-5.10133106.4幼苗5.11-5.205342.45.21-5.3121.321.36.1-6.1019.319.36.11-6.16006.17-6.20006.21-6.3055.655.6現蕾7.1-7.100

18、07.11-7.2014.114.17.21-7.2814.414.47.29-7.3111.311.3開花結鈴8.1-8.1010.810.88.11-8.2014.214.2138.21-8.26008.27-8.31009.1-9.107.37.39.11-9.20009.21-9.3022.122.1吐絮10.1-10.1048.348.310.11-10.2044.344.310.21-10.316.26.211.1-11.600最大、最小蓄水量計算最初土壤計劃濕潤層內的蓄水量為W072 3/ 畝 ，根據水量平衡方程：mWtW0WrP0KMET 可依次推出棉花各生育期內土壤計劃濕潤層

19、內的蓄水量，當所得 Wt 小于或接近該生育期內的最小蓄水量Wmin 時，則需進行灌水；當大于最大蓄水量 Wmax 時，則需排水。其中計劃濕潤層的最大、最小蓄水量：根據數據列出下表Wmax667nHi maxWmin667nH i min表 2-7棉花最大、最小蓄水量計算表開花結鈴生育階段幼苗期現蕾期期吐紊期Wmin44.8256.0367.2378.44Wmax89.64112.06134.47156.88播前灌水定額 M 1 667Hn( max0 ) 667 0.4 0.48 (70 004000)38.42m3 / 畝由此得灌水率計算表如下：表 2-8 灌水率計算表14灌水率計算表生逐旬

20、逐旬天日期育設計儲耗水入滲灌水數期水量凈耗水量量量實際儲水量量4.24.21-4.301051.99.275.1-5.1010幼51.99.275.11-5.201051.99.27苗5.21-5.311044.8251.99.27期6.1-6.101051.99.276.11-6.16689.6451.95.566.17-6.20460.895.666.21-6.3010現60.8914.167.1-7.1010蕾56.0460.8914.167.11-7.2011期60.8915.587.21-7.288112.0660.8911.337.29-7.313開43.974.558.1-8.1

21、010花43.9715.168.11-8.2010結67.2343.9715.168.21-8.266鈴期 134.4743.979.108.27-8.31551.283.619.1-9.101051.287.229.11-9.2010吐51.287.229.21-9.301051.287.22絮10.1-10.101051.287.22期10.11-10.201078.4451.287.2210.21-10.311051.287.2211.1-11.66156.8851.284.335.3106.442.421.319.30055.6014.114.411.310.814.2007.3022

22、.148.344.36.207288.032089.6489.6489.6489.6484.0878.42112.0697.9096.4299.49106.25101.88100.9291.82118.2130118.29111.07125.95156.88156.88155.86151.5215所以可得棉花灌溉制度為表 2-9棉花生育期灌溉制度表棉花生育期灌溉制度表生育階段灌水次數灌水定額灌水時間播前灌138.424.15幼苗期2205.21吐紊期3308.27總計88.423. 灌水率計算各次灌水的灌水率為 qimi 計算過程見下表。8.64Ti表 3-1 灌水率計算表灌水率計算表作物所占

23、灌水灌水定額灌水時間灌水延續灌水率 m3/(s*作物面積 (%)次數(m3/ 畝）始終中間日時間（ d）萬畝 )501 （泡704.13-4.244.18120.34田）502304.25-4.274.2630.58503406.1-6.66.350.46早稻504406.8-6.116.140.58505406.14-6.176.1540.58506406.19-6.236.2150.46507407.5-7.87.640.58301 （泡505.7-5.175.13110.16中稻田）302255.26-5.295.2740.2216303256.4-6.86.650.17304256.1

24、0-6.126.1130.29305306.20-6.246.2250.21306307.2-7.47.330.35307307.8-7.117.140.26308307.14-7.187.1650.21309307.22-7.267.2450.213010257.29-7.317.330.293011208.10-8.138.1240.17501 （泡507.16-7.267.22110.26田）502157.27-7.297.2830.29503258.1-8.48.240.36504208.7-8.108.840.29505258.12-8.168.1450.29雙季晚稻506308.2

25、3-8.258.2430.58507308.27-8.308.2840.43508308.31-9.49.250.35509309.6-9.89.730.585010309.12-9.149.1330.585011309.19-9.239.2150.355012309.30-10.310.240.4320138.424.15-4.244.15100.09棉花202205.20-5.265.2350.09203308.25-8.308.2750.14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3取修正后的灌水率q 為 0.39 m /(s* 萬畝 ).174. 灌溉渠系規劃布置本灌區灌

26、溉渠道分為干、支、斗、農四級固定渠道。由于考慮到灌區面積足夠大，故整個灌區由四條支渠控制。一支布置在整個灌區的西面，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。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，取第三斗渠為典型斗渠。 每條斗渠有 8 條農渠，長 0.63km, 間距0.33km，可取三斗五農為典型農渠。本灌區采用明溝排水， 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，使土壤發生次生鹽堿化。5渠道設計流量計算5.1 確定

27、工作制度干支渠續灌，斗、農輪灌（各分兩組） 。5.2 典型支渠設計流量計算灌區總面積約為12 萬畝，各支渠的長度及灌溉面積列入下表。表 5-1 支渠長度及灌溉面積渠別一支二支三支四支合計長度4.774.834.575.920.07（ km）灌溉面積2.722.82.653.7812（萬畝）典型支渠（四支渠）及其所屬斗、農渠的設計流量計算農渠的設計流量四支渠的田間凈流量為 Q支田凈A4支q設3.78 0.39 1.47m3 / s4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4 條，所以，18農渠的田間凈流量為：Q支田凈1.470.1225m3 / sQ農田凈nk3 4取田間

28、水利用系數 f0.95 ，農渠的凈流量 Q農凈0.12250.129 m3 / sQ農田凈f0.95灌區土壤屬輕沙土壤，查表得相應的土壤透水性參數：A 2.65m 0.45因此農渠每公里輸水損失系數為：A2.656.43農Q農m凈0.1290.45取農渠的計算長度為： L農 0.67 / 20.335km農渠的設計流量為：QQ（1L/ 100）0.129 （16.430.335 /100） 0.132m3 / s農毛農凈農農計算斗渠的設計流量因一條斗渠內同時工作的農渠有4 條，所以，斗渠的凈流量等于4 條農渠的毛流量之和：Q斗凈4Q斗毛40.1320.528m3 / s農渠分 2 組輪灌，各組

29、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L斗 （1.67 2.002.34 2.67）/ 42.17km。斗渠每公里輸水損失系數為：A2.653.53斗Q斗凈m0.5280 .45斗渠的設計流量為：Q斗毛 Q斗凈（1斗 L 斗 /100）0.528 （13.53 2.17 / 100） 0.568m3 / s。C.計算四支渠的設計流量斗渠分兩組輪灌，支渠的工作長度取：L支4.72km 。支渠的凈流量為： Q4支凈 30.5681.70m3 / s支渠每

30、公里輸水損失系數為4支A2.652.091.700.45Q4m支凈19支渠的設計流量為QQ（1L/100） 1.70(12.094.72 / 100)1.87m 3 / s4 支毛4支凈4支4支計算四支渠的灌溉水利用系數4支水Q4支田凈1.470.786Q4支毛1.87計算一、二、三支渠的設計流量A計算一、二、三支渠的田間凈流量Q1支田凈2.770.391.08m3 / sQ2支田凈2.800.391.09m3 / sQ支田凈2.650.391.03m3 / s3B計算一、二、三支渠的設計流量以典型支渠（四支渠）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。QQ1支田凈1.083支

31、毛1.37m / s10.7864支水QQ2支田凈1.093支毛1.39m / s20.7864支水Q3支田凈1.031.31m3/ sQ3支毛0.7864支水推求干渠各段的設計流量A CD 段的設計流量QCD 凈Q4 支毛1.87m3 / s2.65CD1.870.452.00QQ（1L/100） 1.87(12.003.17 /100)1.99m3 / sCD毛CD凈CDCDBBC 段的設計流量20QBC 凈QCD 毛Q 3支毛1.991.313.30m 3 / s2.65BC3.300.451.553QBC 毛Q BC凈（1BC L BC / 100） 3.30 （11.552.01/

32、100） 3.40m / sC. AB 段的設計流量Q AB凈Q BC毛Q2支毛3.401.394.79m 3 / s2.65AB4.790.451.273Q AB毛Q AB凈（1AB L AB /100） 4.79 （11.314.03 / 100） 5.04m / sD OA 段的設計流量QOA凈Q AB毛Q1支毛5.041.376.41m3 / s2.65OA6.410.451.15QOA毛QOA凈（1OA L OA /100） 6.41 （11.153.2 /100） 6.65m3 / s渠道最小流量和加大流量的計算為保證對下級渠道正常供水， 目前有些灌區規定渠道最小流量以不低于渠道設計流量的 40 00 為宜， 在此取 Q最小50 00Q設，而加大流量為 QJJQ設 （當 Q1，取J 1.5；當1Q 5時，取 J1.3；當5Q10，取 J1.25 ）。根據各渠道的設計流量求得最小流量和加大流量見下表。表 6-1 各渠道流量設計表干渠支渠OAABBCCD1234斗渠農渠設計流量6.415.043.41.991.371.391.311.870.5680.132最小流量3.212.521.70.9950.6850.6950.6550.9350.2840.06621最大流量8.016.34.422.591.781.811.