M灌区灌溉排水系统规划设计

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1、M灌区灌溉排水系统规划设计说明书书M灌区灌溉排水系统规划设计计算说明书姓 名：郭玉伟专业班级：农业水利工程0801班学 号：2008224020203指导教师：杨路华河北农业大学城乡建设学院2012.01.05工程概况M灌区位于太行山前河北平原，灌溉面积包括磁县、临漳、成安，控制面积80km，约12万亩灌区地形平坦，趋势是西南高东北低，地面平均坡度一般在1/10001/2000之间。灌区东北部有一条古河床，灌区属半干旱半湿润气候，气温以7月份最高，在25以上，1月份最低，在-2左右，无霜期220天。春季常有旱风，冬季多西北风，灌区内表层土壤以中粘壤土、砂壤土为主，灌区东部有一小部分盐碱土，灌区

2、潜水不透水层埋深为20m，地下水等水位线大致与地面等高线平行，地下水流向大致为西南东北方向.灌区主要种植冬小麦、夏玉米、棉花、油料、谷物等旱作物。该灌区土地垦殖率为0.8，作物复种指数1.50。作物种植比：小麦0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，春玉米0.1。在古河床以南，九里牌以北零星分布盐碱地约1.0万亩,在C河及F河修建的Y水库及X水库皆为防洪、灌溉、发电及水产养殖等多目标综合利用水库，水库下泄流量可满足灌区灌溉要求。灌区的工作制度采用干支续灌，斗农渠轮灌。灌区设有干渠一条，支渠5条，并设有2条直接从干渠上分水的斗渠。其中每支渠控制若干斗渠，1支有6斗，2支有5斗，

3、3支有6斗，4支有5斗，5支有6斗，干渠的渠首引流量为4.34/s。灌区排水为由中间向两侧排水，排水承泄区为C河，F河，末级农渠与末级排水农沟呈相邻布置。排水沟分干支斗农四级，渠系建筑物有干渠进水闸，支渠分水闸，斗渠分水闸（1.2干斗处），节制闸，退水闸，桥涵，公路桥等，当地形较陡时，要布置跌水，建筑物的规划布置要尽量紧凑，减少工程量，减少投资。渠道的纵断面纵坡比降可根据平原区经验值取值，干渠1：4000，支渠1:3000，斗渠1:2000，农渠1:1000，根据GB50299-99灌溉与排水工程设计规范，参照平原区的灌溉排水经验数据确定断面设计要素，进行水利计算，具体见附图。1灌区概况1.1

4、自然条件1.1.1地理位置M灌区位于太行山前河北平原，灌区范围西起京广铁路，东起京港澳高速公路，南临C河，北至F河，灌溉面积包括磁县、临漳、成安、魏县等县市部分土地。总控制面积80km2，约12万亩。M灌区地形图见附图1.1.2地形地貌灌区处于太行山东麓冲积平原，地形平坦，总的趋势是西南高东北低，地面平均坡度一般在1/10001/2000之间。京广铁路一带的灌区高程约为58m，灌区东部一带高程约为50m，灌区东北部有一条古河床，已干涸，地面上仅残留些沙丘。灌区地貌较简单，没有特殊地形。1.1.3水文M灌区属海河流域南系（在永定河以南），C河及F河皆为海河二级支流，发源于太行山西部山区，出山后向

5、东穿过铁路即进入河北平原。二河出山口处修建有X水库及Y水库，并于沙河沿岸加固了提防，基本上可控制一般洪水。经二库调节后，在一般情况下河水位均低于地面，地表水及地下水皆可自流排入二河。1.1.4气象M灌区属半干旱半湿润气候，气温以7月份最高，在25以上，1月份最低，在-2左右，无霜期220天。春季常有旱风，尤以5、6月份的干热风危害最大，风向偏南，风力可达六、七级。冬季多西北风，风力最大可达八、九级。多年平均降水量517.2mm，多集中在7、8两月，占全年降水量的78%，冬春雨量极少，多年平均蒸发量1357mm。干燥度为2.62，相对湿度一般在50%85%。1.1.5水文地质灌区地质构成主要由新

6、生界第四系松散沉积物构成，厚度在200300m。灌区潜水不透水层埋深为20m，地下水等水位线大致与地面等高线平行，地下水流向大致为西南东北方向。灌区东西两部分水文地质条件略有不同，以古河床九里牌四十里铺一线为界，西部地下水埋深在58m之间，矿化度小于1g/L；东部埋深在15m左右，矿化度在13g/L之间。地下水补给来源包括汛期降雨、地下水侧向径流、旱季灌溉等；地下水的消耗主要是潜水蒸发。地下水动态类型为降雨（灌溉）蒸发型，主要是垂直运动。1.1.6土壤灌区内表层土壤以中粘壤土、砂壤土为主，中粘壤土占52.32%，砂壤土占37.63%。土壤肥力中等，灌区东部有一小部分盐碱土，表土全盐量在0.2%

7、0.5%。灌区0100cm平均容重1.45t/m3，孔隙率为43.5%（占土壤体积的百分数）。1.2社会经济条件1.2.1工农业生产情况灌区内人口密度较大，劳动力充足，灌区总人口约8.0万，劳动力1.9万，建筑业熟练工人较多。灌区内村镇的乡镇企业比较发达，有纺织、粮食加工、油脂、陶瓷、日用工业品等轻工业，铁路沿线及西部山区有机械制造、水泥、化肥和煤炭等重工业。灌区附近山区盛产石料，沙河河滩盛产砂料及卵石。灌区交通发展，有京广铁路、京港澳高速公路穿过。灌区主要种植冬小麦、夏玉米、棉花、油料、谷物等旱作物。该灌区土地垦殖率为0.8，作物复种指数1.50。作物种植比：小麦0.50，夏玉米0.50，棉

8、花0.20，花生油料0.20，秋粮0.1。1.2.2自然灾害该地区解放前洪、涝、旱、碱灾害频繁。解放后海河全流域进行规划治理，农田水利设施有了较大改善。随着X、Y二水库建设、沙河堤防加固及农田水利工程建设，洪、涝、旱灾得到有效控制。根据近30年统计资料分析，旱灾以春旱为主，秋旱次之，成灾率在50%70%左右。涝灾多发生在七、八月，成灾率在40%60%左右。在古河床以南，九里牌以北零星分布盐碱地约1.0万亩，表土（020cm）全盐量0.2%0.5%，作物减产10%左右。1.3水利工程现状与存在问题在C河及F河修建的Y水库及X水库皆为防洪、灌溉、发电及水产养殖等多目标综合利用水库，水库兴利调节按灌

9、溉、发电要求计算，故水库下泄流量可满足M灌区灌溉要求。水库水质良好，水温适中，泥沙含量极低，含盐量小于0.001%。Y水库发电放水洞最低水位（干渠渠首设计水位）68.0m。灌区西部铁路附近，地下水资源比较丰富，地下水可开采模数在25.0万m3/km2.a，可作为辅助水源。1.4水资源分析M灌区灌溉面积包括磁县、临漳、成安、魏县等县市部分土地，总控制面积80km2，约12万亩。灌区主要种植冬小麦、夏玉米、棉花、油料、谷物等旱作物，该灌区土地垦殖率为0.8，作物复种指数1.50。作物种植比：小麦0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，秋粮0.1。根据华北地区历年降雨情况和该灌区作

10、物种植情况，以及相关灌区的灌溉资料，该灌区平均灌水定额可拟采用50m3/亩，根据水量平衡可进行灌区水量估算。灌区用水量可由下式进行估算。 1-1 式中：Q-灌区用水量，m3/s； m-灌区平均灌溉定额，m3/亩； F-灌区灌溉面积，由灌区控制面积乘以灌区土地恳殖率而定，Km2。灌区控制面积为80Km2，土地恳殖率0.8，平均灌水率q=0.35m3/s.Km2。灌区大概用水量为： Q=50*0.8*80*1500=480万m3该灌区可由上游的Y水库进行供水，Y水库年可供水量为600万m3，Y水库满足该灌区的灌溉用水要求。1.5灌区开发的必要性与可行性1.5.1灌区开发的必要性M灌区地处于华北地区

11、，该地区为半干旱半湿润气候，降雨量集中在7,8月份，降雨集中，其他月份降雨量较小，不能保证灌区内作物的用水要求。灌区内经常发生干旱，渍害等危害农作物正常生长的气候灾害，并且由于灌区内排水不畅，地下水位的升高、降低易造成土壤盐碱化，造成农作物的减产，品质下降。根据国民经济发展规划及流域规划，拟将本灌区建设成旱涝保收，高产稳产的粮棉生产基地。2011年“中央1号”文件中提出加强农田水利水利建设，根据河北省“十二五”规划中水流建设部分和M灌区周边地区经济发展规划，为保证该地区农业发展和经济发展必需对该地区进行灌区规划，开发。1.5.2灌区开发的可行性M灌区地处华北平原，该地区为冲积平原，地势平坦，总

12、的趋势为西南高东北低，地面平均坡度较小，灌区内无特殊地形地貌，且Y水库正好位于西部高地，易于修建各级水渠，可进行灌区开发。根据流域规划的统一安排，灌溉水源的分配方案是：X水库提供郜河以西以北地区的灌溉水源；Y水库提供M灌区的灌溉水源。灌区拟在该水库下游修建引水枢纽，引取上游水库发电尾水进行灌溉。根据计算书1.4部分灌区水资源分析，Y水库的水量满足M灌区灌溉用水要求，另外。该地区西部铁路地区，地下水资源比较丰富，可作为饮用水源，可满足该灌区生活用水。地下水主要乡镇企业用水、城镇居民生活用水，以及铁路以西高地的农田灌溉用水。灌区内的机井主要供人畜饮用水及设施农业用水。除特殊情况下，不作为大田作物灌

13、溉水源。2规划设计原则与依据2.1规划原则灌区总体规划要按农田基本建设的基本要求进行，要以建设旱涝保收，高产稳产的农田为目标，以改土治水为中心，实行山、水、田、林、路综合治理，充分利用土地，水利资源，扩大耕地，灌溉、水电、航运和渔、林、牧业，进行综合开发，一水多用。另外，进行灌区规划时，要充分考虑灌区内行政边界情况，尽量以行政单位进行灌区运行管理。2.2设计依据与规范根据河北省“十二五规划”中关于农田水利建设部分的发展规划和M灌区周边地区经济发展规划进行灌区规划设计。进行灌区规划设计时除需要满足当地经济发展规划外，还应参照国家规范，严格控制各项数据满足国家规范，如GB50288-1999灌溉与

14、排水工程设计规范。3灌排系统总体规划灌区总体规划是在通过简单水量分析的基础上，根据旱、涝、渍害、土壤盐碱综合治理和土壤有效利用的原则，对灌区水源工程、灌排沟渠、渠系建筑物、承泄区等进行合理整体规划布置，绘制灌区总体规划布置图。3.1规划布置原则灌区规划应按照农田基本建设的基本要求进行，要以建设旱涝保收，高产稳产的农田为目标，以改土治水为中心，土地整治与其他规划相结合，实行农、林、水、沟、路综合治理，充分利用土地，水利资源，扩大耕地，进行综合利用。另外，进行灌区规划时，要充分考虑灌区内行政边界情况，尽量以行政单位进行灌区运行管理。3.2 干渠取水口位置、形式选择M灌区灌溉用水由Y水库提供，Y水库

15、的大坝左侧有出水洞，其高程为68.00m，满足灌区灌溉水位要求，不需要设置泵站提高扬程，可以直接在Y水库大坝左侧设置进水闸取水，所以取Y水库的左侧大坝作为取水口，即渠首位置。3.3 灌溉渠道规划布置3.3.1灌溉渠道规划布置原则、干渠应布置在灌区的较高地带，以便自流控制较大的灌溉面积。其他各级渠道亦应布置在各自控制范围内的较高地带。对面积很小的局部高地宜采用提水灌溉的方式，不必据此抬高渠道高程。、使工程量和工程费用最小。渠线应尽量短直，以减少占地和工程量。在山区、丘陵地区，岗、冲、溪、谷等地形障碍较多，地质条件比较复杂，若渠道沿等高线绕岗穿谷，可减少建筑物的数量或减小建筑物的规模，但渠线较长，

16、土方量较大，占地较多；如果渠道直穿岗、谷，则渠线短直，工程量和占地较少，但建筑物的投资较大，此时应通过经济比较再确定方案，要使填挖方量尽可能相近。、灌溉渠道的位置应参照行政区划确定，尽可能使各用水单位都有独立的用水渠道，以利管理。、斗、农渠的布置要满足机耕要求，渠道线路要直，上、下级渠道尽可能垂直，斗、农渠的间距要有利于机械耕作。、要考虑综合利用。山丘、丘陵区的渠道布置应集中落差，以便发电和进行农副业加工。、灌溉系统规划应和排水系统规划结合进行。在多数地区，必须有灌有排，以便有效地调节农田水分状况。通常先以天然河沟作为骨干排水沟道，布置排水系统，在此基础上布置灌溉渠系。应避免沟、渠交叉，以减少

17、交叉建筑物。、灌溉渠系布置应和土地利用规划（如耕作区、道路、林带、居民点等规划）相配合，以提高土地利用率，方便生产和生活。3.3.2灌溉渠道规划布置M灌区根据地形条件、控制要求、种植习惯、管理需要，初定干渠渠线，要求自流灌溉。然后依次布设支、斗、农渠。干、支、斗、农渠尽可能垂直布置，同一级渠道控制面积也尽可能相等，以利轮灌组划分。灌区设有干渠一条，支渠5条，并设有2条直接从干渠上分水的斗渠。选择一支渠作为典型支渠，布置斗、农级渠道。灌区各级渠道布置成果见表3-1。表3-1灌区灌溉渠道布置成果渠道名称渠道长度（Km）控制面积（Km2）渠道名称渠道长度（Km）控制面积（Km2）干渠11.159干渠

18、一斗1.9582.752干渠二斗2.1331.4422-支渠3.97819.0731-支渠5.12011.4742-1斗4.6804.6121-1斗3.2002.562-2斗4.6804.6121-2斗3.2002.562-3斗4.6803.84221-3斗3.2002.552-4斗3.9613.3231-4斗2.7101.9782-5斗3.2402.6841-5斗1.6871.1613支渠4.00014.9601-6斗0.6410.6653-1斗2.5602.564-支渠3.40015.1133-2斗2.5602.564-1斗3.9603.7333-3斗2.5602.564-2斗3.6003

19、.2173-4斗2.5602.564-3斗3.2403.0643-5斗2.5602.564-4斗2.8802.7973-6斗2.1602.164-5斗2.1602.3025-支渠4.00013.0045-1斗3.2002.7085-4斗3.8402.9365-2斗3.2003.0075-5斗1.2800.9515-3斗3.8403.2815-6斗0.9280.1723.4 排水沟道规划布置3.4.1排水沟到规划布置原则、各级排水沟要布置在各自控制范围的最低处，以便能排除整个排水地区的多余水量。、尽量做到高水高排，低水低排，自排为主，抽排为辅。、利用天然河道作排水沟，干沟出口应选在承泄区水位较低

20、和河床比较稳定的地方。、上下级沟道要配合良好，下级沟道应为上级沟道创造良好的排水条件，使之不发生雍水。、各级沟道要与灌溉渠系的布置、土地利用规划、道路网、林带和行政区划等协调。、工程费用小，排水及时，便于管理。、山区考虑排除山洪的要求，应设置撇洪沟。3.4.2排水沟道布置灌区排水沟道布置沟道与灌溉渠道的呈相邻布置，排水承泄区为灌区两侧的C河、F河，在一二干斗下游处设置排水闸，干渠北侧与南侧分别排水，在灌区东侧与河道相邻处设置自排水闸。3.5 渠（沟）系建筑物布置渠道在输水过程中为，为了克服地形障碍，跨越河川，道路，保障渠道安全，合理分配水量，实现计划用水，必须在渠道上修建各类建筑物。布置建筑物

21、主要有以下三种配水建筑物分水闸建在上起渠道向下级渠道分水的地方，上级渠道的分水闸就是下级渠道的进水闸，结构形式采用开敞式。节制闸主要用于以下3种情况：a当下级渠道进水口水位低于干渠分水点水位时，为满足下级渠道的引水要求，需要在分水口下游设置节制闸，雍高上游水位。b下级渠道实行轮灌时，需要在轮灌组的分界处设置节制闸。c为保护渠道上重要建筑物或险工渠段，退泄降雨期间汇入上游渠段的降雨径流，通常在它们的上游设泄水闸，在泄水闸与被保护建筑物之间设节制闸，使多余水量从泄水闸流向天然河道或排水沟道。交叉建筑物隧洞当渠道遇到山岗时，因石质坚硬，或开挖工程量大，如沿等高线布置渠线过长，在这种情况下，可以选择山

22、岗单薄的地方凿洞而过。桥梁渠道与道路相交，渠道水位低于路面，或者，渠道底到路面距离不能满足净空要求，要建桥梁满足交通要求。若修建桥梁不会改变过水断面则不产生局部水头损失，反之则要产生局部水头损失。泄水建筑物为防止由于沿渠坡面径流汇入渠道或因下级（游）渠道事故停水而使渠道水位突然升高，威胁渠道的安全运行，必须在重要建筑物和大填方段的上游以及山洪入渠处的下游修建泄水建筑物，泄放多余的水量。为了退泄灌溉余水，干、支、斗渠的末端应设退水闸和退水渠。3.6灌区规划成果综合以上几节内容，灌区规划布置成果见附图1-M灌区规划图。4 作物灌溉制度设计与灌溉用水量计算M灌区属北方半干旱半湿润气候，灌区主要种植冬

23、小麦、玉米、棉花、油料、谷物等旱作物。该灌区土地垦殖率为0.8，作物复种指数1.50。作物种植比：小麦0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，春玉米0.1。作物灌溉主要采用地面畦灌或沟灌溉方式。本次设计采用设计典型年法对灌区的用水量进行设计。根据灌溉与排水工程设计规范GB50288-1999，北方灌区旱作物的灌溉设计保证率取P=50%。4.1 冬小麦灌溉制度4.1.1冬小麦的基本资料冬小麦生育期为10月10日至次年6月12日。根据试验资料分析，当冬小麦计划产量为430kg/亩时，相应的需水系数为0.70m3/kg。各生育阶段计划湿润层深度及需水模比系数如表4-1。表4-1 冬

24、小麦各生育阶段计划湿润层深度与需水模比系数生育阶段起止时期计划湿润层深度（m）需水模比系数（%）幼苗期10月10日11月5日0.63.5分蘖期11月6日12月5日0.68.5越冬期12月6日月28日0.64.0返青期3月1日4月4日0.611.0拔节期4月5日4月29日0.61.031.0抽穗开花期4月30日5月9日1.011.5灌浆期5月10日6月1日1.018.0成熟期6月2日6月12日1.012.5冬小麦生育期内降雨资料选用灌区C县水文站代表灌区进行分析。C县水文站地理位置东径11423，北纬3621，多年平均降水量均值522.4mm。根据19562000年水文系列资料进行频率分析，由灌

25、溉设计保证率取P=50%，确定设计典型年：平水年（P=50%，相当于1970年）。该年降水量514.7mm，汛期降水量（69月）381.0mm，占全年降水量的74.0%.降雨资料见表4-2.表4-2冬小麦生育期C县水文站典型年降水量分配表 单位：mm月份日期156101115162021252631105.10.32.515.9110.610.31.1126.30.2121.812.034.912.10.4410.32.712.957.68.44.713.660.30.62.547.34.1.2冬小麦需水量的确定作物需水量的确定运用以产量为参数的需水量系数法计算，公式为： 4-1 式中：ET作

26、物生育期内总需水量，；Y作物单位面积产量；K以产量为指标的需水系数，K代表单位产量的需水量，。冬小麦计划产量为430公斤/亩，相应的需水系数为0.7所以ET=KY=0.7430=301（）。、各生育阶段的作物需水量公式为： 4-2式中：某一生育阶段的作物需水量，； 需水量的模比系数，即生育期各阶段作物需水量占全生育期作物需水量的百分比；ET作物全生育期内总需水量，。冬小麦各生育阶段的需水量计算见表4-34-3冬小麦各生育阶段的需水量计算表生育阶段各生育阶段需水量累计值()生育阶段各生育阶段需水量累计值(）幼苗期10.535拔节期174.580分蘖期36.120抽穗开花期209.195越冬期48

27、.160灌浆期263.375返青期81.270成熟期301.0004.1.3冬小麦播种前灌水定额的确定播前灌水的目的在于保证作物种子发芽和出苗所必须的土址含水量或储水与土址中以供作物生育后期之用，播前灌水往往只进行一次。按此式计算：4-3式中：M播前灌水定额， H土址计划湿润层深度（m）,应根据播前灌水要求决定； n相当于H土层内的土址孔隙率，以占土壤体积百分数计；一般为田间持水率，以占空隙的百分比表示，=67%；播前H土层内的平均含水率，以占空隙的百分比计，=42%。由已知数据，可得M=40。4.1.4冬小麦生育期灌溉制度（1） 灌溉制度的水量平衡公式 4-4式中：-时段末计划湿润层（H2）

28、内的储水量，；-时段初计划湿润层（H1）储水量，；-由于计划湿润层H增加而增加的水量，；-蓄在H内的有效降水量，；K-时段t内的地下水补给，；M-灌溉水量，；ET-作物田间需水量，。（2） 参数确定土壤计划湿润层深度（H）冬小麦各生育期计划湿润层厚度见表3-1.确定湿润层H土层内允许储水量的上限及下限，计算公式为： 4-5式中：W-计划湿润层的含水量，；H-计划湿润层厚度，m：n-土壤的孔隙率，以百分数表示；-湿润层的土壤含水率，以占土壤体积百分比计。结果见表4-4。表4-4WmaxWmin计算表计划湿润层深度（m）0.60.61.01.0Wmax（m3/亩）116.64116.64194.4

29、5194.45Wmax（m3/亩）75.8175.81126.36126.36（3） 确定有效降雨量有效降雨量可参照以下公式进行计算：= P4-6式中：-有效降雨量，mm；-降雨入渗系数，本次计算中由降雨量小于50mm，取=0.8。冬小麦生育期内有效降雨量的计算结果见表4-5。表4-5有效降雨量计算结果表日期（mm)日期(mm)10月上旬4.083月中旬9.68下旬12.724月中旬8.2411月中旬8.245月上旬6.0812月中旬5.04中旬6.722月上旬9.6下旬10.8（4） 地下水补给量地下水补给量为偏于安全，忽略不计。（5） 由于计划湿润层增加而增加的水量由计划湿润层增加而增加的

30、水量可按下式计算：4-7式中：-由于计划湿润层H增加而增加的水量，；-计划时段初、末计划层厚度，m；-土壤平均含水率：根据公式4-7计算得=64.15。（6） 播种时土壤含水量的确定播种时土壤初始含水量以下式计算：4-8式中：-土壤初始含水量，；H-土壤湿润层厚度，m；n-土壤孔隙率；-土壤含水率。根据公式4-8计算的土壤初始含水量为=64.15.（7） 图解法确定冬小麦生育期的灌溉制度根据各旬的计划层深度H和土壤含水率的上限和下限，求出H土层内允许储水量上限和下限，绘于图上。分别绘制ET、和K 累积曲线以及净耗水量（ET-K)累积曲线。根据设计年雨量，求出渗入土壤的降雨量，逐时段绘与图上。自

31、作物生长初期土壤湿润层储水量,逐旬减去（ET-K)值，即至A点引直线平行于（ET-K)曲线，当遇有降雨时再加上降雨入渗量，即得计划湿润土层实际储水量（W）曲线。当W曲线接近时，即进行灌水。灌水日期除考虑水量盈亏的因素外，还应考虑作物各发育阶段的生理要求，与灌水相关的农业技术措施以及灌水和耕作的劳动组织等。如此继续进行，即可得全生育期的各次的灌水时间、灌水定额和灌水次数。生育期灌溉定额M=，m为各次灌水定额校核灌水率图 K=4-9式中：死算所得的灌溉定额 绘图所得的灌溉定额 时段初和时段t时的土址计划湿润层内的储水量 赋存于计划湿润层内的有效雨量 由于计划湿润层增加而增加的水量 ET时段t内的作

32、物田间需水量表4-6冬小麦的灌溉制度表生育阶段播前灌水返青期拔节期开花期灌浆期灌水中间日10.063.094.155.035-25灌水定额（/亩）4040456060经校核计算K=3.26%5%,可以确定冬小麦灌溉制度成果表4-6是合理的。4.2其他作物的灌溉制度夏玉米，棉花，花生，春玉米的灌溉制度根据经验拟定，各作物的灌溉制度如表4-7所示表4-7其他作物灌溉制度作物名称生育期灌水次序生育阶段灌水中间日（月、日）灌水定额（m3/亩）棉花4月10日10月30日1播前3月20日452现蕾期6月25日403开花结铃期7月18日40夏玉米6月13日9月27日1拔节期7月2日402抽雄期7月20日40

33、春玉米4月15日8月10日1拔节期5月17日452抽雄期6月24日453灌浆期7月25日45花生6月15日9月25日1花针期8月5日452结荚期8月20日454.3 灌水率根据灌区内各种作物的种植比：小麦0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，秋粮0.1；以及主要作物灌水延续时间：小麦播前灌1020d，生育期灌水710d；棉花播前灌1020d，生育期510d；玉米播前灌715d，生育期510d；其它作物710d。可以初步确定灌区灌水率。灌水率可以按下式进行计算：()4-10式中：某次灌水的灌水率，； 第i种作物的种植比； 第i种作物某次灌水的净灌水定额，； 第i种作物某次灌水

34、的延续时间，d。根据公式4-10计算得初步灌水率，见表4-8所示。根据表4-8，绘制初步灌水率图，见图4-1。由图4-1所示，各时期的灌水率大小相差悬殊，渠道输水断断续续，不利于管理，如果以其中最大的灌水率计算渠道流量，势必偏大，经济不合理。因此，需对灌水率图进行必要修正，尽可能的消除灌水高峰和短期停水。修正灌水率图时，以不影响作物需水要求为原则。尽量不改变主要作物关键用水期的各次灌水时间，若必须调整移动，以往前移动为主，前后移动不超过3d。应使修正后的灌水率图比较均匀连续，最小灌水率不应小于最大灌水率的40%；使渠道工作平稳。消除短期停水，停水时间不少于5-7天。表4-8各作物灌水率计算成果

35、表作物 名称种植面积比灌水次序灌水中间日（月、日）灌水延时天数灌水定额（m3/亩灌水率m3/s/万亩冬小麦0.5110月6日10450.260.523月9日10400.2310.534月15日10450.260.545月3日10600.3470.555月25日10600.347棉花0.213月20日5450.2080.226月25日8400.1160.237月18日8400.116夏玉米0.517月2日10400.2310.527月20日10400.231春玉米0.115月17日3450.1740.126月24日3450.1740.137月25日3450.174花生0.218月5日3450.3

36、470.228月20日3450.347根据修正原则，对灌水率图进行以下调节：棉花播前灌前移3天；冬小麦第5次灌水前移1天；棉花第1次灌水前移2天；夏玉米第2次灌水前移1天；灌水率图修正后，修正灌水率图见图4-2。根据修正灌水率图，q取0.347，作为设计渠道的设计灌水率。5 灌溉渠道设计流量的推算5.1 灌溉渠道工作制度确定灌区的灌溉渠道工作制度为：干，支渠续灌，斗农渠轮灌，本设计中斗渠分为两个轮灌组，农渠分为两个轮灌组。5.2 各支渠流量推算5.2.1典型支渠的选择根据灌区规划布置成果，考虑各支渠控制下的农渠的控制面积，综合分析下选取3支渠作为典型支渠进行流量推算。5.2.2典型支渠的流量推

37、算典型支渠的基本参数及工作制度3支渠基本参数见下表5-1，其中，3支1斗3支5斗情况相同。表5-13支渠基本参数渠道名称渠道长度（Km）控制面积(Km2)灌溉面积(Km2)渠道名称渠道长度（Km）控制面积(Km2)灌溉面积(Km2)3支渠4.014.9611.9683支6斗3.22.161.7283支1斗3.22.562.048所属农渠0.6750.2160.1728所属农渠0.80.2560.2048计算支渠的设计田间净流量在支渠范围内，不考虑损失水量的设计田间净流量为： 5-1式中： 支渠的田间净流量，m3/s；支渠的灌溉面积，万亩；设计灌水率，由前面灌水率计算得=0.347m3/(s万亩

38、)。由支渠分配到每条农渠的田间净流量： 5-2式中：农渠的田间净流量，m3/s；同时工作的斗渠数，此设计n=3；每条斗渠里同时工作的农渠数，此设计k=5。计算农渠净流量 5-3式中：田间水利用系数，其值为0.90。推算各级渠道的设计流量（毛流量），本计算采用经验公式估算输水损失的计算方法。输水损失系数： 5-4式中：每公里渠道输水损失系数；渠床土壤渗透系数，中粘壤土取1.9；渠道净流量，m3/s；渠床土壤透水指数，中粘壤土取0.4。渠道毛流量： 5-5式中：渠道的毛流量，m3/s；最下游一个轮灌组灌水时渠道的平均工作长度，km，计算农渠毛流量时，可取农渠长度的一般进行估算。计算典型支渠的灌溉水

39、利用系数 5-6表5-2典型支渠计算成果表典型支渠支渠控制面积（万亩）Q支田净（m3/s）同时工作的农渠数Q农田净（m3/s）渠别Q净（m3/s）输水损失系数渠道平均工作长度L（km）Q毛（m3/s）支渠灌溉水利用系数 支水3支渠1.79520.62293*50.0425农渠0.04610.0650.40.04730.809斗渠0.23650.03380.720.2423支渠0.72680.02162.80.77075.2.3其他支渠（干斗渠）的流量推算以典型支渠的灌溉水利用系数作为扩大指标，用来计算其他支渠的设计流量。支渠设计流量： 5-7式中：支渠的控制面积，万亩。其余符号同前。表5-3其

40、他支渠流量表渠道名称灌溉面积（万亩）流量（m3/s）渠道名称灌溉面积（万亩）流量（m3/s）干一斗0.33020.0931二支2.28880.9817干二斗0.17310.0742四支0.62930.7779一支1.37690.5906五支0.54360.67205.3 干渠流量推算5.3.1干渠设计流量干渠简单形势图如下。表5-4干渠流量推算表干渠各支渠Q支毛（m/s）干渠各段Q干净（m/s）输水损失系数各段长度（km）Q干毛（m/s）干一斗0.0931OA段4.22550.01072.47504.3372干二斗0.0742一支0.5906AB段3.99100.01091.54204.058

41、2二支0.9817三支0.7707BC段2.28660.01363.20002.3865四支0.7779CD段1.46750.01632.02301.5159五支0.6720DE段.67200.02231.17600.68965.3.2加大流量、减小流量加大流量根据规范，续灌渠道干渠加大流量的加大百分数取35%。5-8减小流量根据规范干渠减小流量取设计流量的40%。5-9表5-5加大流量、减小流量结果表渠段OAABBCCDDE设计流量m3/s4.33724.05822.38651.51590.6896加大流量m3/s5.63845.27573.10251.97070.8965减小流量m3/s1

42、.73491.62330.95460.60640.27586 灌溉渠道断面设计6.1 各支渠口要求的干渠控制水位6-1式中： A0渠道灌溉范围内参考点的地面高程；h参考点与农渠水面的高差，h=0.10.2m；L各级渠道长度；i各级渠道的比降；水流通过渠系建筑物的水头损失。表6-1各支渠口要求的干渠控制水位位置1、2干斗口1、2支渠口3支渠口4支渠口5支渠口高程（m）58.1456.5955.4954.4053.406.2 干渠横纵断面设计6.2.1渠道过水断面设计参数根据灌区情况，拟定干渠各设计参数如下：表6-2干渠横断面设计参数名称纵坡比降i糙率n边坡m流速比a宽深比不冲系数K不淤速度V顶宽

43、超高内外数值1：40000.0251.00.751.032.6520.620.4m3/s1.5m0.5m6.2.2干渠横纵断面设计根据6.2.1拟定的参数进行断面计算渠道横断面设计为经济实用断面，先计算渠道水力最佳断面，再计算实用经济断面，断面选用梯形断面。计算公式选用下式。 6-2 6-3 6-4 6-5 6-6 6-7式中：A水力最佳断面的过水面积，m2；b水力最佳断面底宽，m；m渠道内边坡系数；h水力最佳断面水深，m； P水力最佳断面湿周，mP水力最佳断面水力半径，mn渠床糙率；Q渠道流量，m3/s；C曼宁系数渠底比降；v水力最佳断面流速，m/s。已知设计流量Q、糙率n、内边坡系数m、渠

44、道比降i，设定b值，对h进行试算，按公式计算水力最佳断面。在水力最佳断面的基础上有a=1.03计算实用经济断面。6-86-9式中:a-水利最优断面的流速与实用经济断面的流速比，a=1.03； -水利最优断面的水深，m；-断面宽深比，=2.652。计算结果如表6-3所示。表6-3设计流量下渠道断面渠段QbhAvOA0.68961.50000.56001.16830.59020.5974AB1.51592.50000.94003.24540.46710.6463BC2.38653.00001.13004.67330.51070.6763CD4.05823.50001.32006.36090.638

45、00.7132DE4.33723.50001.32006.36090.68190.7180由说明书5.3.2可知渠道 加大流量与减小流量，对其进行水力计算，计算结果见下表。表6-4加大流量下渠道断面渠段Q加大bhAvV不冲OA0.8965 1.5000 0.6900 1.5188 0.5902 0.6156 AB1.9707 2.5000 1.1200 4.2190 0.4671 0.6660 BC3.1025 3.0000 1.3900 6.0753 0.5107 0.6969 CD5.2757 3.5000 1.6200 8.2692 0.6380 0.7350 DE5.6384 3.50

46、00 1.6200 8.2692 0.6819 0.7399 表6-5减小流量下渠道断面渠段Q减小bhAvV不冲OA0.2758 1.5000 0.2600 0.4673 0.5902 0.5451 AB0.6064 2.5000 0.4400 1.2981 0.4671 0.5897 BC0.9546 3.0000 0.5300 1.8693 0.5107 0.6171 CD1.6233 3.5000 0.6200 2.5444 0.6380 0.6508 DE1.7349 3.5000 0.6200 2.5444 0.6819 0.6551 6.3 干渠横纵横面绘制根据说明书6.2的计算结

47、果按照一定比例绘制干渠纵横断面图，见附图2-干渠纵断面图，附图3-干渠横断面图。7 排水沟道系统设计农田排水设计主要目的是排除汛期多余降水和地下水，防止土壤盐碱化，提高农作物产量。根据灌溉与排水工程设计规范（GB50288-99）、农田排水工程技术规范（SL/T4-1999）等相关规范，确定设计排涝标准10年一遇，13d暴雨从作物受淹起13d排至地面无积水，作物耐淹历时12d。排水沟道设计时主要数据为：不透水层埋深20m，地下水临界深度1.0m，含水层渗透系数k=3m，灌溉水对地下水的补给强度地下水排水沟断面尺寸根据规范，参照经验值取为：底宽1.0m，排日常流量水深为0.2m，边坡系数m=1.

48、25.，沟间地下水位与沟内水位高差可取0.3m。7.1 田间末级排水沟田间末级排水沟与灌溉农渠呈相邻布置，其沟宽与农渠间距相同。沟深可按下式计算：7-1式中：D 排水沟沟深，m； 作物要求的地下水埋深，m，本设计取1.6m； 当两沟间的中心点地下水水位已降至H时，地下水位与够水位之差，本设计取0.3m；S排水沟中的水深，本设计排日常流量水深采0.2m。根据公式7-1计算的排水沟沟深D=2.1m。排水沟沟间距的确定根据已知的设计资料，不透水层为20m沟深计算得2.1m所以非完整沟又根据设计资料，本设计为恒定流。公式L=.7-2式中：L排水沟的沟间距； 透水层的厚度。H=（2+）/2=18.25m

49、 D沟内的水面宽D=1.0+2*0.2*2=1.8m 地下水位与沟水位之差，m，本设计取0.3m K含水层渗透系数m/d，取3m/d； r地下水的补给强度，m/d，取0.001m/d由公式算得：L=321.74m7.2 排水沟流量设计径流深的确定设计面雨量的确定设计暴雨采用十年一遇日暴雨147mm公式：7-3式中： 设计面雨量，mm； 设计点雨量，mm；K 折算系数，取1.0。所以 =1.0*147=147mm。前期影响雨量的确定7-4式中，Pa前期影响降雨，mm；F面积，km2。灌区面积F=80Km2,采用地区排摸公式计算排涝模数当F采用平均排摸公式计算排涝模数由此推算出设计排水沟的设计流量

50、由= 推求临界面积，经过计算后，得=17.51Km2确定排水量各支（斗）渠的排水量根据说明书采用合适的排水计算公式，计算各支（斗）渠的排水量，计算结果见表7-1.表7-1各支（斗）渠的排水量渠道1干斗2干斗1支渠2支渠3支渠4支渠5支渠排水量（m3/s）1.7430.9137.26411.5199.4709.5678.264各排水闸处排水量1干斗排水闸Q=1.743m3/s；2干斗排水闸Q=0.913m3/s；干渠北侧排水闸Q=19.118m3/s；干渠南侧排水闸Q=17.357m3/s。7.2.2地下排水灌区地下排水取经验，设计排渍模数取0.025m3/（s.Km2）。7.3 排水沟断面设计排水沟断面取梯形断面，干沟水利要素参数按照规范，参考经验值可选取为：比降1:10000；边坡系数m=1.5；糙率n=0.025.参照说明书6.2计算排水干沟的横断面尺寸。8 工程量估算与投资分析8.1 工程量估算8.2 投资分析9 经济评价9.1 效益分析9.2 经济评价第 38 页 共 38 页