灌区排灌课程设计

马清灌河排灌课区程设计目录第一章灌区基本资料1、概况2、气象3、种植计划4、土壤第二章灌溉制度及灌水率的确定1、水量平衡法制定小麦、玉米的灌溉制度2、由灌溉制度确定灌水率，绘制灌水率图第三章渠道设计1、灌区灌溉渠道系统的布置2、灌溉渠道系统设计3、灌溉渠道断面设计第四章计算渠道土方量1、计算挖方量2、计算填方量第一章灌区基本资料一、概况马清河灌区位于界荣山以南，马清河以北，（20m等高线以下的）总面积约12万亩。年平均气温16.5℃，多年平均蒸发量1265mm，多年平均降水量101.2mm。降雨年内分配极不均匀。灌区人口总数约8万，界荣山上以林、牧、副业为主，马头山以林为主，20m等高线以下则以大田作物为主，种植小麦、玉米、杂粮等作物。灌区上游土质属中壤，下游龙尾河一带属轻砂壤土。地下水埋深一般为4～5m，土壤及地下水的PH值属中性，无盐碱化威胁。马清河灌区为马清河流域规划组成部分。根据规划要求，已在兴隆峪上游20km处建大型水库一座，坝顶高程50.2m，正常水位43.0，兴利库容1.2×108m3，总库容2.3×108m3。马清河灌区拟在该水库下游A—A断面处修建拦河式取水枢纽，引取水库发电尾水进行灌溉。A—A断面处河底高程30m，砂、卵石覆盖层厚2.5m，下为基岩，河道比降1／100，河底宽82m，河面宽120m。水库所供之水水质良好，含沙量极微，水量亦能完全满足灌区用水要求。二、气象根据当地气象站资料，设计的中等干旱年（相当于1972年）农作物生长期间旬降雨量见表1。表1马清河灌区降雨量统计表（设计年）三、种植计划灌区以种植小麦、玉米为主，兼有少量豆类作物，复种指数为1，各种作物种植比例见表2。表２作物种植比例根据该地区灌溉实验站观测资料，设计年（1972）小麦、玉米的基本观测数据如表３、４。月3456789降雨量下上中下上中下上中下上中下上中下上中下mm7.510.56.322.51512.919.120.710.512.918作物小麦玉米豆类种植比例（％）553015表3小麦试验观测资料表４玉门试验观测资料四、土壤土壤质地为轻壤土，容重１.４ｔ／ｍ３，田间持水量２３％；土壤含水率上限占田间持水率的９５％；含水率下限占田间持水率５０％。地下水埋深４—５ｍ，全生育期地下水补给量按４５ｍ３／亩计；小麦播种时，初始土壤含水率按１９％计。第二章灌溉制度及灌水率的确定一、据基本资料用水量平衡法制定小麦、玉米的灌溉制度（一）、计算田间总需水量用K值计算田间总需水量E。E=K·Y米3／亩式中：Y—计划产量，小麦y1=500kg／亩，玉米y2=600kg／亩，K—需水系数，小麦k1=0.45m3/kg，玉米k2=0.38m3/kg（二）、计算各生育期阶段田间需水量累积曲线纵坐标根据所给各生育期阶段需水量模比系数累积值（ki）计算各生育阶段需水量累积值，即Ei=kiE（三）、计算渗入土壤内的降雨量累积曲线将所给之渗入土壤内的降雨量加以整理，其中旬降雨量小于5mm者略而不计，将其换算成米3／亩（1mm=0.667m3／亩），并逐旬累积得计算结果如下表。日期21／３—２０／５２０／５—9／69／6—19／719／７—29／７生育期播种—拔节拔节—抽穗抽穗—乳熟乳熟—成熟模比系数28.330.828.112.8计划湿润层0.50.60.70.8备注小麦计划产量ｙ＝５００ｋｇ／亩，需水系数ｋ＝０.４５ｍ３／ｋｇ生育期苗期拔节大喇叭口吐丝成熟日期15／4—17／618／6—6／77／7—26／727／７—9／８10／８—16／９模比系数1525102030计划湿润层0.60.60.70.80.9备注玉米计划产量ｙ＝６００ｋｇ／亩，需水系数ｋ＝０.３８ｍ３／ｋｇ。日期月三月四月五月六月七月八月九月旬下中上上下中上下上中下渗入土壤内的降雨量P0毫米7.510.56.322.51512.919.05.20.710.512.918米3／亩5.07.04.215.010.08.612.713.87.08.612.0P0累积值5.012.016.231.241.249.862.576.383.391.9103.9生育阶段日期（日／月）计划湿润层深度（米）最适含水率（%）最适含水量（m3／亩）需水量计划湿润层加深所增水量（m3／亩）地下水补给量（米3／亩）（TEWK）累积值（米3／亩）起止上限max下限min上限maxW下限minW需水模比系数累积值需水量累积值（m3／亩）阶段值累积值播种—拔节21／320／50.521.8511.572.8738.3528.363.6750013.8149.869拔节—抽穗20／59／60.621.8511.587.4446.0259.1132.9821.4821.488.9145.049抽穗—乳熟9／619／70.721.8511.5102.0253.6987.2196.221.4842.9617.8230.064乳熟—成熟19／729／70.821.8511.5116.5961.3610022521.4864.444.468.999（四）、计算计划湿润层加深所增加的水量及累积值用公式2110.0667()TWHHA。由于进行了播前灌，式中可取其等于田。（五）、计算计划湿润层适宜含水量上、下限由公式maxmax0.0667100WH，minmin0.0667100WH，式中：max取其等于田间持水量的95%，min取其等于田间持水量的50%（六）、计算播前灌水定额按下式计算，1max0.0667100(MH播前），小麦在3月21日播种，据经验播种时使土壤含水率为65%—75%时出苗最好，故播前灌的日期可在3月10日左右进行，以使表层土壤含水率在播种时降到适宜出苗的含水率。如假定灌水后到播种时土壤表层（0.5m）的含水率下降了10%，则播种时土壤含水率max=90%=0.921.85%=19.67%0，此时土壤计划湿润层相应的储水量00W0.0667100=0.06670.51001.419.67=91.84H，此0W即为进行灌溉制度设计时，计算计划湿润层储水量变化曲线之起算点。同理可算得玉米的起算点00W0.0667100=0.06670.61001.419.67=110.21H米3／亩。（八）、计算成果表小麦计算成果表生育阶段日期（日／月）计划湿润层深度（米）最适含水率（%）最适含水量（m3／亩）需水量计划湿润层加深所增水量（m3／亩）地下水补给量（米3／亩）（TEWK）累积值（米3／亩）起止上限max下限min上限maxW下限minW需水模比系数累积值需水量累积值（m3／亩）阶段值累积值播种—拔节21／320／50.521.8511.5102.0253.6928.363.6750020.7742.91拔节—抽穗20／59／60.621.8511.5122.4264.4359.1132.9821.4821.4827.6983.81抽穗—乳熟9／619／70.721.8511.5142.8375.1787.2196.221.4842.9641.54111.7乳熟—成熟19／729／70.821.8511.5163.2385.9110022521.4864.4445115.56玉米计算成果表生育阶段日期（日／月）计划湿润层深度（米）最适含水率（%）最适含水量（m3／亩）需水量计划湿润层加深所增水量（m3／亩）地下水补给量（米3／亩）（TEWK）累积值（米3／亩）起止上限max下限min上限maxW下限minW需水模比系数累积值需水量累积值（m3／亩）阶段值累积值（九）、用图解分析法确定灌溉制度由上述计算数据绘制灌溉制度设计图，确定灌溉制度。查图，5月25日应给小麦灌水50米3／亩，7月17日给小麦灌水65米3／亩，8月4日给玉米灌水71米3／亩。如降雨量过大，使计划湿润层储水量超过maxW时，其超过部分即为入渗深层土壤的无效降雨量，这部分水量不能被作物吸收利用，不再参加水量平衡计算。在继续绘制土壤储水量变化曲线时，则自该线与maxW线的交点起绘。按此方法继续绘制计划湿润层土壤含水量变化曲线，直至生育期末。生育期末土壤含水量即为W末。其灌溉制度设计图见附图1、2。根据计算及图解则可得出播前及生育期灌溉制度如下表。小麦灌溉制度玉米灌溉制度苗期15／417／60.621.8511.587.4446.021534.20014.8919.31拔节18／66／70.621.8511.587.4446.024091.2006.2950.71大喇叭口7／726／70.721.8511.5102.0253.095011421.4821.488.60.839吐丝27／79／80.821.8511.5116.5961.3670159.621.4842.9612.725.029成熟10／816／90.921.8511.5131.1669.0310022821.4864.4442.140.489灌水次序灌水日期灌水定额（m3／亩）播前灌溉M103月19日21.3生育期灌溉2iMM15月25日5027月17日65灌水次序灌水日期灌水定额（m3／亩）生育期灌溉M2=∑Mi18月4日70计算成果校核：1、小麦灌溉制度校核：小麦在7月20日的降水为8.6m3／亩，除3.98.6m3／亩为有效降水外，尚有4.7m3／亩渗入深层，为无效降水，则Pο=49.8-4.7=45.1m3／亩，M2'=ET-(Pο+K+WT)+(W末+Wο)=225-（45.1+45+64.44）+（138.18-91.8）=116.84m3／亩图解M2=m1+m2=115am3／亩校核|(M2-M2')/M2'|=1.57%5%故符合要求2、玉米灌溉制度校核：M2'=ET-(Pο+K+WT)+(W末+Wο)=228-(86.9-45-64.44)+(145.48-110.21)=66.93m3／亩图解M2=70m3／亩校核|(M2-M2')/M2'|=4.58%5%,故符合要求二、由灌溉制度确定灌水率灌区内种植有各种作物，某一种作物i的种植面积的百分数为i，各次灌水定额分别为kim（k=1，2，3……）（m3／亩），要求各次灌水在kiT(k=1，2，3……)昼夜内完成，则各次灌水率为：ikik.dikimq864Tk.diq，kiT，kim分别为第i种作物第k次灌水的灌水率，灌水延续时间（d），灌水定额（m3／亩)。初步的灌水率计算结果如下表所示：灌水率计算（初步）从图可见，由于各时期作物需水量因气候等多因素的影响相差悬殊，因而各时期的灌水率差异较大，不利于管理。为此必须对初步算得的灌水率图进行必要的修正，尽可能消除灌水率高峰和短期停水现象。修正后的灌水率计算成果见下表：作物作物所占面积（%）灌水次数灌水定额（m3／hm2）灌水时间（日／月）灌水延续时间（d）灌水率（m3／s·100hm2）始终中间日小麦55175017／527／522／5100.048290012／721／716／7100.057玉米30110501／810／85／8100.036灌水率计算（修改）第三章渠道设计一、灌区灌溉渠道系统的布置（如图所示）干渠取水口设在大型水库下游A—A断面处，引取水库发电尾水进行灌溉。在穿过马头山时，选择隧洞过水，然后沿20m——22m等高线布置。在溪沟或者道路处时，采用渡槽引水方式，并且干渠尽量避免穿过村庄。支渠沿干渠一侧引出，尽可能沿道路布置，以方便管理，而且少占耕地。根据灌区实际情况，布置四条支渠，其中支渠一、三为一侧出水，二、四为双侧出水。支渠以下布设斗渠，斗渠下布置农渠，具体见示意图。二、灌溉渠道系统设计据示意图及所示比例尺可得如下资料：支渠长度及灌溉面积渠别一支二支三支四支合计长度（km）4.25.35.56.3521.35灌溉面积（hm2）11002100245027008350由前修正后的灌水率图可确定设计灌水模数qd=0.