灌區(qū)排灌課程設計(DOC)

1、馬清 灌河 排灌 課區(qū) 程設計目錄 第一章 灌區(qū)根本資料 1、概況 2、氣象 3、種植方案 4、土壤第二章 灌溉制度及灌水率確實定 1、水量平衡法制定小麥、玉米的灌溉制度2、由灌溉制度確定灌水率，繪制灌水率圖第三章 渠道設計 1、灌區(qū)灌溉渠道系統(tǒng)的布置2、灌溉渠道系統(tǒng)設計3、灌溉渠道斷面設計第四章 計算渠道土方量1、計算挖方量2、計算填方量第一章 灌區(qū)根本資料一、概況 馬清河灌區(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。年平均氣溫16.5，多年平均蒸發(fā)量1265mm，多年平均降水量101.2mm。降雨年內(nèi)分配極不均勻。灌區(qū)人口總數(shù)約8萬，界榮山上以林、牧、副業(yè)為主，馬頭山

2、以林為主，20m等高線以下那么以大田作物為主，種植小麥、玉米、雜糧等作物。灌區(qū)上游土質(zhì)屬中壤，下游龍尾河一帶屬輕砂壤土。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。108m3108m3。馬清河灌區(qū)擬在該水庫下游AA斷面處修建攔河式取水樞紐，引取水庫發(fā)電尾水進展灌溉。AA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1100，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。二、氣象根據(jù)當?shù)貧庀笳举Y料，設計的中等干旱年相當于1972年農(nóng)作物生長期間旬降雨量見表1。月3456789降雨量下上中下上中下上中下上中下

3、上中下上中下mm1518表1 馬清河灌區(qū)降雨量統(tǒng)計表設計年三、種植方案灌區(qū)以種植小麥、玉米為主，兼有少量豆類作物，復種指數(shù)為1，各種作物種植比例見表2。表 作物種植比例作物小麥玉米豆類種植比例553015根據(jù)該地區(qū)灌溉實驗站觀測資料，設計年1972小麥、玉米的根本觀測數(shù)據(jù)如表、。表3 小麥試驗觀測資料 日期2196961971929生育期播種拔節(jié)拔節(jié)抽穗抽穗乳熟乳熟成熟模比系數(shù)方案濕潤層備注表 玉門試驗觀測資料生育期苗期拔節(jié)大喇叭口吐絲成熟日期15417618667772672791016模比系數(shù)1525102030方案濕潤層備注。四、土壤土壤質(zhì)地為輕壤土，容重.，田間持水量；土壤含水率上限占

4、田間持水率的；含水率下限占田間持水率。地下水埋深，全生育期地下水補給量按畝計；小麥播種時，初始土壤含水率按計。第二章 灌溉制度及灌水率確實定一、據(jù)根本資料用水量平衡法制定小麥、玉米的灌溉制度一、計算田間總需水量用K值計算田間總需水量E。 E=K Y米3畝 式中：Y方案產(chǎn)量，小麥y1=500 kg畝，玉米 y2=600 kg畝，K需水系數(shù)，小麥k1=0.45 m3/kg，玉米k2=0.38 m3/kg 二、計算各生育期階段田間需水量累積曲線縱坐標根據(jù)所給各生育期階段需水量模比系數(shù)累積值ki計算各生育階段需水量累積值，即 Ei= ki E三、計算滲入土壤內(nèi)的降雨量累積曲線將所給之滲入土壤內(nèi)的降雨量

5、加以整理，其中旬降雨量小于5mm者略而不計，將其換算成米3畝1mm=0.667 m3畝，并逐旬累積得計算結果如下表。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滲入土壤內(nèi)的降雨量P0毫米1519.05.18米3畝P0累積值生育階段日期日月方案濕潤層深度米最適含水率%最適含水量m3畝需水量方案濕潤層加深所增水量m3畝地下水補給量米3畝累積值米3畝起止上限下限上限下限需水模比系數(shù)累積值需水量累積值m3畝階段值累積值播種拔節(jié)21320500拔節(jié)抽穗20596抽穗乳熟96197乳熟成熟197297100225四、計算方案濕潤層加深所增加的水量及累積值用公式。由于進展了播前灌，式中可取其等

6、于。五、計算方案濕潤層適宜含水量上、下限由公式，式中：取其等于田間持水量的95%， 取其等于田間持水量的50%六、計算播前灌水定額按下式計算， ，小麥在3月21日播種，據(jù)經(jīng)歷播種時使土壤含水率為65%75%時出苗最好，故播前灌的日期可在3月10日左右進展，以使表層土壤含水率在播種時降到適宜出苗的含水率。如假定灌水后到播種時土壤表層0.5m的含水率下降了10%，那么播種時土壤含水率，此時土壤方案濕潤層相應的儲水量，此即為進展灌溉制度設計時，計算方案濕潤層儲水量變化曲線之起算點。同理可算得玉米的起算點 米3畝。八、計算成果表小麥計算成果表生育階段日期日月方案濕潤層深度米最適含水率%最適含水量m3畝

7、需水量方案濕潤層加深所增水量m3畝地下水補給量米3畝累積值米3畝起止上限下限上限下限需水模比系數(shù)累積值需水量累積值m3畝階段值累積值播種拔節(jié)21320500拔節(jié)抽穗20596抽穗乳熟96197乳熟成熟19729710022545 玉米計算成果表生育階段日期日月方案濕潤層深度米最適含水率%最適含水量m3畝需水量方案濕潤層加深所增水量m3畝地下水補給量米3畝累積值米3畝起止上限下限上限下限需水模比系數(shù)累積值需水量累積值m3畝階段值累積值苗期1541761500拔節(jié)186674000大喇叭口7726750114吐絲2779870成熟108169100228九、用圖解分析法確定灌溉制度 由上述計算數(shù)據(jù)

8、繪制灌溉制度設計圖，確定灌溉制度。查圖，5月25日應給小麥灌水50米3畝，7月17日給小麥灌水65米3畝，8月4日給玉米灌水71米3畝。 如降雨量過大，使方案濕潤層儲水量超過時，其超過局部即為入滲深層土壤的無效降雨量，這局部水量不能被作物吸收利用，不再參加水量平衡計算。在繼續(xù)繪制土壤儲水量變化曲線時，那么自該線與線的交點起繪。 按此方法繼續(xù)繪制方案濕潤層土壤含水量變化曲線，直至生育期末。生育期末土壤含水量即為。其灌溉制度設計圖見附圖1、2。 根據(jù)計算及圖解那么可得出播前及生育期灌溉制度如下表。 小麥灌溉制度灌水次序灌水日期灌水定額m3畝播前灌溉M103月19日生育期灌溉15月25日5027月1

9、7日65玉米灌溉制度灌水次序灌水日期灌水定額m3畝生育期灌溉M2=Mi18月4日70計算成果校核： 1、小麥灌溉制度校核： m3畝 m3畝滲入深層，為無效降水，那么 m3畝， M2=ET-(P +K+WT)+(W末+W )=225-45.1+45+64.44+138.18-91.8=116.84 m3畝 圖解M2=m1+m2=115am3畝 校核 |(M2- M2)/ M2|=1.57%5% 故符合要求2、玉米灌溉制度校核：M2=ET-(P +K+WT)+(W末+W )=228-(86.9-45-64.44)+(145.48-110.21)=66.93 m3畝 圖解M2=70 m3畝校核 |(

10、M2- M2)/ M2|=4.58%5%,故符合要求二、由灌溉制度確定灌水率 灌區(qū)內(nèi)種植有各種作物，某一種作物i的種植面積的百分數(shù)為，各次灌水定額分別為k=1，2，3m3畝，要求各次灌水在(k=1，2，3)晝夜內(nèi)完成，那么各次灌水率為： ，分別為第i種作物第k次灌水的灌水率，灌水延續(xù)時間d，灌水定額m3畝)。初步的灌水率計算結果如下表所示：灌水率計算初步作物作物所占面積%灌水次數(shù)灌水定額m3hm2灌水時間日月灌水延續(xù)時間d灌水率m3s100hm2始終中間日小麥55175017527522510290012721716710玉米301105 0181085810 從圖可見，由于各時期作物需水量因

11、氣候等多因素的影響相差懸殊，因而各時期的灌水率差異較大，不利于管理。為此必須對初步算得的灌水率圖進展必要的修正，盡可能消除灌水率頂峰和短期停水現(xiàn)象。 修正后的灌水率計算成果見下表： 灌水率計算修改作物作物所占面積%灌水次數(shù)灌水定額m3hm2灌水時間日月灌水延續(xù)時間d灌水率m3s100hm2始終中間日小麥55175017527522510290011722717712玉米301105 0181085810第三章 渠道設計一、灌區(qū)灌溉渠道系統(tǒng)的布置如下圖干渠取水口設在大型水庫下游AA斷面處，引取水庫發(fā)電尾水進展灌溉。在穿過馬頭山時，選擇隧洞過水，然后沿20m22m等高線布置。在溪溝或者道路處時，采

12、用渡槽引水方式，并且干渠盡量防止穿過村莊。支渠沿干渠一側引出，盡可能沿道路布置，以方便管理，而且少占耕地。根據(jù)灌區(qū)實際情況，布置四條支渠，其中支渠一、三為一側出水，二、四為雙側出水。支渠以下布設斗渠，斗渠下布置農(nóng)渠，具體見示意圖。二、灌溉渠道系統(tǒng)設計據(jù)示意圖及所示比例尺可得如下資料：支渠長度及灌溉面積渠別一支二支三支四支合計長度km灌溉面積hm2117008350由前修正后的灌水率圖可確定設計灌水模數(shù)qm3s100hm2一、推求典型支渠四支渠及所屬斗農(nóng)渠的設計流量1、計算農(nóng)渠設計流量： 四支渠的田間凈流量為=270.048=1.296m3s，灌溉形式斗渠分兩組輪灌，同時工作的斗渠有3條；而農(nóng)渠

13、分兩個輪灌組，同時工作的農(nóng)渠有3條，那么農(nóng)渠的田間凈流量為：Q農(nóng)田凈=Q四支/(n*k)=1.296/3*3=0.144m3s取田間水利用系數(shù) ，那么農(nóng)渠的凈流量為: Q農(nóng)凈= Q農(nóng)田凈/fm3s灌溉土壤屬輕壤土，由表3-6中查得相應的土壤透水性系數(shù)：A=2.65，m=0.45。據(jù)此可計算農(nóng)渠每千米輸水損失系數(shù) QUOTE 農(nóng)渠的毛流量或設計流量為： QUOTE = QUOTE 1+ QUOTE m3s2、設計斗渠的流量。因為一條斗渠內(nèi)同時工作的農(nóng)渠有3條，所以斗渠的凈流量等于3條農(nóng)渠的毛流量之和： QUOTE * MERGEFORMAT =3 QUOTE * MERGEFORMAT m3s農(nóng)

14、渠分兩組輪灌，各組要求斗渠供應的凈流量相等。但是，第三輪組距斗渠進水口較遠，輸水損失量較多，據(jù)此可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計流量。斗渠的平均工作長度：L QUOTE * MERGEFORMAT =2km。斗渠每千米輸水損失系數(shù)為： QUOTE 斗渠的毛流量或設計流量為： QUOTE = QUOTE 1+ QUOTE QUOTE m3s3、計算四支渠的設計流量。 斗渠分兩組輪灌，以第二輪灌組要求的支渠毛流量作為支渠的設計流量。支渠的平均工作長度：L支=4km. 支渠的凈流量為： QUOTE * MERGEFORMAT =3* QUOTE * ME

15、RGEFORMAT QUOTE =1.56m3s 支渠每千米輸水損失系數(shù)為： QUOTE 支渠的毛流量為： QUOTE = QUOTE 1+ QUOTE m3s二、計算四支渠的灌溉水利用系數(shù) QUOTE QUOTE 三、計算一、二、三支渠的設計流量。 1、計算一、二、三支渠的田間凈流量： QUOTE * MERGEFORMAT m3s QUOTE * MERGEFORMAT m3s QUOTE * MERGEFORMAT m3s2、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(shù)作為擴大指標，用來計算其他支渠的設計流量。 QUOTE = QUOTE m3s QUOTE = QU

16、OTE m3s QUOTE = QUOTE m3s四)、推求干渠各段的設計流量。1、CD段的設計流量: m3s QUOTE QUOTE = QUOTE 1+ QUOTE m3s (LCD =2.5Km)2、BC段的設計流量： QUOTE QUOTE = QUOTE + QUOTE m3s QUOTE QUOTE = QUOTE 1+ QUOTE m3s (LBC =4.25Km)3、AB的設計流量： QUOTE = QUOTE + QUOTE m3s QUOTE QUOTE = QUOTE 1+ QUOTE =3.74m3s LAB =4Km4、OA段的設計流量： QUOTE = QUOTE

17、+ QUOTE m3s QUOTE QUOTE QUOTE = QUOTE 1+ QUOTE m3s (LOA =4.5Km)整個渠道的灌溉水利用系數(shù)： QUOTE = QUOTE 五、渠道最小流量和加大流量的計算1、渠道最小流量的計算：為保證對下級渠道正常供水，對該灌區(qū)可將渠道最小流量取成渠道設計流量的40%，那么 QUOTE =0.4* QUOTE m3s2、渠道加大流量計算： 由公式可得下表：其中 渠道加大流量；渠道加大系數(shù)，其值可查表311; 渠道設計流量。流量單位：m3s 各渠道段加大流量 干渠渠道段設計毛流量加大系數(shù)J加大后流量CD1.29 BCABOA四支渠三、灌溉渠道橫斷面設計

18、 渠道斷面設計除滿足渠道輸水、配水要求外，還應滿足渠床穩(wěn)定條件?？v向穩(wěn)定要求不沖不淤，平面穩(wěn)定要求水流不發(fā)生左右搖擺。1、支渠四橫斷面設計支渠采用U型斷面，它接近水力最優(yōu)斷面，具有防滲效果好，抗凍膨性能高，輸水性能較為理想，挾沙能力強，節(jié)省工地，省工省料，鞏固耐用等特點。 U型斷面示意圖如下列圖所示，下部為半圓形，上部為稍向外傾斜的直線段。直線段下切于半圓，外傾角 ，隨渠槽加深而增大。較大的U渠道那么采用較寬淺的斷面，深寬比H/B=0.650.75，較小的U型渠道那么宜窄深一點，深寬比可增大到HB=1.0?，F(xiàn)取外傾角m3s，于是據(jù)表319查得 ，D=0.42m。U型渠道的襯砌超高；D渠堤超高。

19、1、確定渠道比降i，渠床糙率系數(shù)n。初選支渠渠道比降i=15000，初選n=0.018。2、確定圓弧以上的水深h2。 圓弧以上水深h2和圓弧半徑r有如下經(jīng)歷關系： 。直線段外傾角為時的系數(shù)；為0時的系數(shù)用N0表示。查表3-21，那么當時，N0=0.275，那么 。3、求圓弧的半徑r。將的有關數(shù)值代入明渠均勻流的根本公式，就可得圓弧的半徑計算式。公式3-38 =0.89* QUOTE 4、求渠道水深。 由公式3-40 可得：h=(0.45+1-sin10)r=1.276r=1.38m5、過水斷面面積計算。 由公式3-41可知 那么 QUOTE QUOTE 查表320可得U型斷面的濕周P的計算式如

20、下：=3.705r=4m；那么因為水力半徑R=，故，因為題設H=0.7B，那么由表中公式：聯(lián)立解得：，(6)、渠道斷面穩(wěn)定分析。、渠道的不沖流速：查表325可得，當采用混凝土護面現(xiàn)場澆筑時，不沖流速8m/s、渠道不淤流速: 由不淤流速經(jīng)歷公式3-47得 ，式中：不淤流速系數(shù)，見表3-26；Q渠道設計流量。因為Q5m3s,故=0.4，所以 QUOTE =0.4*1.3=0.52m3s。為維持渠床穩(wěn)定，渠道通過設計流量時的平均流速設計流速應滿足 故有：0.5220m,滿足灌排要求。向上推算，因為理論推算高程為29.4m，小于AA斷面處河底的實際高程30m，能滿足自流灌溉條件，故說明所選渠底比降i是

21、適宜的。2、渠道縱斷面圖的繪制。按照渠道縱斷面的設計要求繪制干渠的縱斷面圖見附圖。五、斗農(nóng)渠橫斷面設計： 將第四支渠定為典型支渠，是因為各支渠所屬斗渠，農(nóng)渠控制面積相近，且流量都比擬小，所以實際施工中，斗農(nóng)渠橫斷面可按典型支渠所屬斗、農(nóng)渠統(tǒng)一取值。1農(nóng)渠斷面設計： 農(nóng)渠擬取U形斷面，n=0.025,考慮到土的膨壓，U形斷面可取向兩側斜10，擬取h=2rX=r+ QUOTE =7.2r, A= QUOTE +2rh+ QUOTE sin QUOTE QUOTE R= QUOTE =0.87r, C= QUOTE = QUOTE = QUOTE Q=AC QUOTE QUOTE * QUOTE QUOTE m3s斗渠橫斷面設計： m3sQ= QUOTE * QUOTE QUOTE m3s第四章 計算渠道土方量渠道土方量應分段按挖方，填方分別計算，對于支渠和干渠，其橫斷面