農(nóng)田水利學課程設(shè)計

1、課程設(shè)計說明書課程名稱：農(nóng)田水利學題目名稱：Q灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計： 學號：指導教師：供學習參考?農(nóng)田水利學?課程設(shè)計 灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的任務(wù)書一、目的要求通過本設(shè)計，要求學生掌握作物灌溉制度的制定；灌水率圖的繪制和修正；首部、干渠、支渠及骨干排水溝以及主要渠系建筑物規(guī)劃設(shè)計；典型支渠各級渠道的設(shè)計流量及灌溉水利用系數(shù)的推求；推算其它各支渠渠首及干渠各段的設(shè)計流量；干渠縱橫斷面的設(shè)計，使學生初步掌握灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計內(nèi)容和步驟。二、根本資料2.1概況灌區(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(nóng)作物生長。年平均氣溫16.5，多年平均蒸發(fā)量1065

2、mm，多年平均降水量1112mm，灌區(qū)地形圖見附圖。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，馬頭山以林為主，20m 等高線以下那么以大田作物為主，種植稻、麥、棉、豆等作物。 灌區(qū)上游土質(zhì)屬重粘壤土，下游龍尾河一帶屬中粘壤土。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(zhì)丘陵，表土屬重粘壤土，地表56m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78m，上游寬5060m，下游寬7090m，遇暴雨時易爆發(fā)洪水

3、，近年來已在各溝、溪上游修建多處小型水庫，山洪已根本得到控制，對灌區(qū)無威脅。 灌區(qū)為馬清河流域規(guī)劃的組成局部。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50.2m，正常水位43.0m，興利庫容1.2×1,總庫容2.3×1。馬清河灌區(qū)擬在該水庫下游斷面處修建攔河壩式取水樞紐，引取水庫水發(fā)電那么利用尾水進行灌溉。斷面處河底高程30m，砂、卵石覆蓋層厚2.5m，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。2.2氣象 根據(jù)當?shù)貧庀笳举Y料，設(shè)計的中等干旱年相當于1972年411月水

4、面蒸發(fā)量80cm口徑蒸發(fā)皿及降水量見表1及表2。表1 設(shè)計年蒸發(fā)量統(tǒng)計月 份4567蒸發(fā)量mm97.5118.0143.7174.9月 份891011蒸發(fā)量mm196.5144.7101.175.6表2 設(shè)計年降水量統(tǒng)計日月 份4567891017.64.6212.717.418.533.41.98492.055.31.210.864.87.92.878.628.582.5919.1103.6112.52.1121.96.4137.52.31412.11.91.91510.0166.04.83.532.81725181.3191.6204.312.612211.818.5222.110.649

5、.22.53.6231.410.74.52435.47.4256.2262271.1281.53.729307.7313.6月計72.9109107.840.525.0381042.3種植方案及灌溉經(jīng)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3。表3 作物種植比例作 物旱稻中稻雙季晚稻棉花種植比例%50284517根據(jù)該地區(qū)灌溉試驗站觀測資料，設(shè)計年1972早稻及棉花的根本觀測數(shù)據(jù)如表4及表5所示；中稻及晚稻的豐產(chǎn)灌溉制度列于表6。表4 早稻試驗根本數(shù)據(jù)生 育 階 段復苗分蘗前分蘗后孕穗抽穗乳熟黃熟全生育期起止日期日/月25/44/55/514/515/51/62/616/61

6、7/630/61/711/712/720/725/420/7天 數(shù)101018151411987模比系數(shù)%78182521138100田間允許水層深mm10-30-5010-40-8020-50-9020-50-10020-50-9010-40-50濕潤滲透強度mm/d1.31.31.31.31.31.31.3注：全生育期需水系數(shù)a=1.0。表5 棉花試驗根本數(shù)據(jù)生 育 階 段幼苗期現(xiàn)蕾期開花結(jié)鈴期吐絮期全生育期起止日期日/月21/416/617/628/729/726/827/86/1121/46/11模比系數(shù)下水補給量占作物需水量的%10202225方案濕潤層深m

7、0.40.50.50.60.60.70.7注：方案產(chǎn)量120kg；需水系數(shù)k=2.67m3/kg；土壤空隙率為48%占土體的%；土壤適宜含水率上限為88%，下限為61.6%占空隙%；田間最大持水率為88%占空隙%；播種時，方案層土壤儲水量為102m3/畝。三、設(shè)計內(nèi)容3.1根據(jù)根本資料用水量平衡法列表計算制定早稻及棉花的灌溉制度，建議編程計算或利用Excel計算。3.2根據(jù)所制定的早稻及棉花的灌溉制度以及表6所給出的中稻及雙季晚稻的灌溉制度資料，編制全灌區(qū)的灌水率圖，并進行修正，使其符合要求。在制定灌水率圖時，建議采用的一次灌水延續(xù)時間如下：早、中稻泡田812晝夜；雙季晚稻泡田57晝夜；各類水

8、稻生育內(nèi)一次灌水的延續(xù)時間35晝夜。棉花生育期內(nèi)一次灌水延續(xù)時間510晝夜。表6 中稻、雙季晚稻設(shè)計年豐產(chǎn)灌溉制度中稻雙季晚稻灌水次序灌水時間日/月灌水定額/畝灌水次序灌水時間日/月灌水定額/畝1泡田7/5751泡田21/770226/525227/71534/62531/825410/63047/825520/630512/82562/730623/83078/730727/830814/730831/830922/73096/9301029/7251012/9301110/8201119/9301230/920灌溉定額 350/畝灌溉定額 360/畝附注：早稻泡田日期為4月13日，定額為：

9、80m3/畝。3.3確定渠首樞紐的位置及形式。在1/25000地形圖上布置引水干渠、支渠，以及主要渠系建筑物。在灌區(qū)中部選擇一條支渠布置斗、農(nóng)級渠道。3.4推算典型支渠各級渠道的設(shè)計流量及灌溉水利用系數(shù)(田間水利用系數(shù)取0.92)；推算其它各支渠渠首及干渠各段的設(shè)計流量。3.5設(shè)計干渠各段的縱橫斷面及典型支渠縱橫斷面，干、支渠采用漿砌石襯砌梯形斷面。3.6設(shè)計典型斗渠和典型農(nóng)渠橫斷面，斗、農(nóng)渠采用混凝土襯砌矩形斷面。四、設(shè)計成果4.1設(shè)計說明書2030頁手寫，字體工整。要求說明設(shè)計的步驟、依據(jù)的理論、采用的公式或方法，必要時將計算成果列入表格(設(shè)計說明書中包括早稻及棉花的灌溉制度相關(guān)圖表，修正

10、前后的灌水率圖)。4.2設(shè)計圖紙包括灌溉系統(tǒng)規(guī)劃布置圖。干渠縱、橫斷面圖，以及支、斗、農(nóng)渠橫斷面圖共2張，均為A3圖幅、CAD繪圖。Q灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計計算書一、 早稻的灌溉制度制定1、 先求出水稻全生育期的需水量日蒸發(fā)量=月總蒸發(fā)量÷天數(shù)算出每個月份占生育期的天數(shù)，再由某月的日蒸發(fā)量和某月占生育期的天數(shù)的乘積，得到全生育期在某月的蒸發(fā)量，然后再把各個月份在生育期的蒸發(fā)量相加既得整個生育期的蒸發(fā)量，由全生育的蒸發(fā)量乘以全生育期需水系數(shù)既得全生育期的需水量。2、 求出水稻的日耗水量各生育階段的作物需水量為：3、 確定水稻的灌溉制度Q灌區(qū)設(shè)計年早稻生育期灌溉制度計算表(單位：mm)日

11、期生育期設(shè)計淹灌水層逐日耗水量逐日降雨淹灌水層變化灌水量排水量月日1(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)4242025復苗10-30-504.115.902611.802727.7200281.525.10292103016.905112.80228.720033.42804925065.95分蘗前10-40-804.51.246.7067.950.10728.574.10869.60965.101060.60112.558.60126.460.50135601451.5015分蘗后20-50-905.246.3016647.101724.566.401861.20195602050.8

12、02145.602210.65102310.756.502451.302546.102640.90271.136.80283.735.302930.103024.903149.73006144.502孕穗20-50-1007.917.454031.9480440.10532.20624.30746.4300838.50930.601022.701149.83501241.9013340141.92801520.101647.235017抽穗20-50-907.24001832.801925.602048.43002141.202249.283.20237602435.49014.22582.8

13、0261.577.102769.902862.702955.503048.3071乳熟10-40-50642.30236.30330.30424.30518.30612.30736.3300830.30924.301018.301112.3012黃熟濕潤4.813141510164.117181920464.9307.323080.1未包括黃熟期耗水校核：與7月11號淹灌水層相符，計算無誤。灌溉制度如下表：Q灌區(qū)設(shè)計年早稻生育期設(shè)計灌溉制度表灌水次數(shù)灌水日期灌水定額mmm3/畝1(泡田)4月13日1057024月27日2013.33 35月2日2013.33 45月31日3020.00 56月

14、7日3020.00 66月11日3523.33 76月16日3523.33 86月20日3020.00 97月7日3020.00 灌溉定額335223.33 二、 棉花的灌溉制度制定1、 先統(tǒng)計有效降雨量有效降雨為。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，如不是那么就為一次降雨。當一次降雨小于5mm時，為0；當一次降雨在550mm時，取為0.9；當一次降雨大于50mm時，取為0.75。由此可得入滲的有效降雨量如下表棉花有效降雨量統(tǒng)計生育階段月份旬 起止日期 P0 mm m3/ 畝幼苗期4下旬4.21-4.304.773.185上旬5.1-5.1099.7566.5中旬5.1

15、1-5.2035.4623.64下旬5.21-5.3119.1712.786上旬6.1-6.1017.3711.58中旬6.11-6.1600現(xiàn)蕾期下旬6.17-6.3076.1450.767上旬7.1-7.1000中旬7.11-7.2012.698.46下旬7.21-7.2823.1315.42開花結(jié)鈴期8上旬7.29-8.1019.8913.26中旬8.11-8.2012.788.52下旬8.21-8.2600吐絮期9上旬8.27-9.106.574.38中旬9.11-9.2000下旬9.21-9.3019.8913.2610上旬10.1-10.1043.4728.98中旬10.11-10

16、.2039.8726.58下旬10.21-10.315.583.7211上旬11.1-11.6002、 確定棉花的灌溉制度棉花全生育期的需水量為即其各生育階段的需水量為各生育階段地下水補給量為由于方案濕潤層增加而增加的水量求出各個階段每日的需水量，地下水補給量，由于方案濕潤層增加而增加的水量，再乘以各個旬的天數(shù)，得到各旬的量。再以旬為單位進行灌溉制度的計算。方案濕潤層的最大、最小蓄水量：棉花各個生育階段耗水量計算表生育階段幼苗期現(xiàn)蕾期開花結(jié)鈴期吐蕾期全生育期起止日期21/416/617/628/729/726/827/86/1121/46/11天數(shù)57422972200總需水量ET320.4模

17、比系段需水量57.67296.1276.89689.712320.4每日需水量1.012 2.289 2.652 1.246 地下水補給量占作物需水量的%10202225地下水補給量5.767 19.224 16.917 22.428 每日地下水補給量0.101 0.458 0.583 0.312 方案濕潤層深m0.40.50.50.60.60.70.7方案濕潤層增加而增加的水量(WT)16.00816.00816.00816.008每天增加的水量0.281 0.381 0.552 0.222 自作物生長初期土壤方案濕潤層儲水量W0，逐旬減去ET-WT-K，當遇有降雨

18、時再加上降雨入滲量P0，既得方案濕潤層實際儲水量W。當W接近于Wmin時，即進行灌水。灌水定額大小要適當，不應(yīng)使灌水后土壤儲水量大于Wmax。如此繼續(xù)進行就得全生育期的各次灌水定額、灌水時間和灌水次數(shù)。第 25 頁 共 26 頁Q灌區(qū)設(shè)計年棉花生育期灌溉制度計算表生育期日期日期天數(shù)方案濕潤層儲水量上限m3/畝儲水量下限m3/畝消耗降雨實際儲水量m3/畝灌水量m3/畝排水量m3/畝逐旬需水量ETm3/畝方案濕潤層增加而獲得的水量WTm3/畝地下水補給量Km3/畝凈消耗量ET-WT-Km3/畝逐旬有效降雨mm逐旬有效降雨m3/畝月旬(2)1(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)

19、(12)(13)(14)播前4.200.4102.000 幼苗期4下旬4.21-4.30100.5140.870 98.609 10.122.811.016.34.773.1898.880 00.000 5上旬5.1-5.101010.122.811.016.399.7566.5140.870 018.210 中旬5.11-5.201010.122.811.016.335.4623.64140.870 017.340 下旬5.21-5.311111.1323.0911.1116.9319.1712.78140.870 05.850 6上旬6.1-6.101010.122.811.016.317

20、.3711.58140.870 05.280 中旬6.11-6.1666.0721.6860.6063.7800137.090 00.000 現(xiàn)蕾期下旬6.17-6.30140.6169.044 118.331 32.0465.3346.41220.376.1450.76167.550 00.000 7上旬7.1-7.101022.893.814.5814.500153.050 00.000 中旬7.11-7.201022.893.814.5814.512.698.46147.010 00.000 下旬7.21-7.28818.3123.0483.66411.623.1315.42150.83

21、0 00.000 開花結(jié)鈴期8上旬7.29-8.10130.7197.219 138.053 34.4766.7867.57920.11119.8913.26143.979 00.000 中旬8.11-8.201026.525.225.8315.4712.788.52197.030 600.000 下旬8.21-8.26615.9123.1323.4989.28200187.748 00.000 吐絮期9上旬8.27-9.10150.7197.219 138.053 18.693.334.6810.686.574.38181.448 00.000 中旬9.11-9.201012.462.223

22、.127.1200174.328 00.000 下旬9.21-9.301012.462.223.127.1219.8913.26180.468 00.000 10上旬10.1-10.101012.462.223.127.1243.4728.98197.219 05.109 中旬10.11-10.201012.462.223.127.1239.8726.58197.219 019.460 下旬10.21-10.311113.7062.4423.4327.8325.583.72193.107 00.000 11上旬11.1-11.667.4761.3321.8724.27200188.835 00

23、.000 合計192.937291.026071.249 Q灌區(qū)設(shè)計年棉花生育期設(shè)計灌溉制度表灌水次數(shù)灌水日期灌水定額mmm3/畝1(播前灌)4月20日16.04 10.70 28月11日90.00 60.00 灌溉定額106.04 70.70 三、 灌水率的計算得出修正前的灌水率圖：得出修正后的灌水率圖：四、 灌溉渠系規(guī)劃布置本灌區(qū)灌溉渠道分為干、支、斗、農(nóng)四級固定渠道。本灌區(qū)屬山區(qū)、丘陵區(qū)灌區(qū)。渠道布置如附圖所示。第三支渠灌溉面積適中，可作為典型支渠，該支渠左右各有10條斗渠，斗渠長1655m。每條斗渠有8條農(nóng)渠，長500m,間距200m。如下圖。 1、 渠道設(shè)計流量計算1.1 確定工作制

24、度干支渠續(xù)灌，斗、農(nóng)輪灌各分兩組。1.2 典型支渠設(shè)計流量計算灌區(qū)總面積約為12萬畝，各支渠的長度及灌溉面積列入下表。渠別一支二支三支四支合計長度km5.735.355.436.1922.7灌溉面積萬畝1.7334.3121計算農(nóng)渠的設(shè)計流量 三支渠的田間凈流量為：灌溉制度為干支渠續(xù)灌，斗農(nóng)渠分兩組輪灌，同時工作的斗渠有10條，同時工作的農(nóng)渠有8條，所以，農(nóng)渠的田間凈流量為：去田間水利用系數(shù)，那么農(nóng)渠的凈流量為：先算3支渠左側(cè)灌溉面積的農(nóng)渠，斗渠設(shè)計流量，右側(cè)的等同于左側(cè)，算3支渠設(shè)計流量時只需由左側(cè)算出的支渠設(shè)計流量乘以2既得。灌區(qū)土壤屬于中粘壤土，查得，可計算出農(nóng)渠每公里輸水損失系數(shù)：農(nóng)渠的毛流量或設(shè)計流量為：22計算斗渠的設(shè)計流量 因為一條斗渠內(nèi)同時工作的農(nóng)渠有4條，所以，斗渠的凈流量等于4條農(nóng)渠的毛流量之和：農(nóng)渠分兩組輪灌，各組要求斗渠供應(yīng)的凈流量相等。但是，第二輪灌組距斗渠進水口較遠，輸水損失量較多，據(jù)此要求得的斗渠毛流量較大，因此，以第二輪灌組灌水時需要的斗渠毛流量作為斗渠的設(shè)計流量。斗渠的平均工作長度為：斗渠每公里輸水損失系數(shù)為：斗渠的毛流量或設(shè)計流量為：3計算三支渠的設(shè)計流量 斗渠也是分兩組輪灌，以第二輪灌組要求的支渠毛流量作為支渠的設(shè)計流量。支渠的平均工作長度為：支渠的凈流量為：支渠每公里輸水損失系數(shù)為：支渠的毛流量為：2、計算3支渠的灌溉