马清河灌区灌溉系统规划设计--大学论文.doc

马清河灌区灌溉系统规划设计

学 校： 扬州大学
专 业：水利水电工程
班 级：
姓 名：
指导老师：

目录
1 基本资料 1
1.1 概况 1
1.2 气象 1
1.3 种植计划及灌溉经验 3
1.4 灌区开发的必要性和可行性 5
2 早稻及棉花的灌溉制度计算 6
2.1早稻的灌溉制度计算 6
2.2棉花的灌溉制度计算 10
3灌水率计算 17
4 灌排渠系及渠系建筑物规划布置 21
4.1 水源与取水口选择 21
4.2 各级渠道与排水沟布置 21
4.3 渠系建筑物布置 21
5 水位推算 25
5.1 初拟各级渠道比降 25
5.2 选择地面控制点 25
5.3 推算典型支渠渠首设计水位 25
5.4 推算干渠设计水位 26
5.5 确定引水方式 27
6 计算渠道设计流量 28
6.1 确定工作制度 28
6.2 计算典型支渠设计流量 28
6.3 计算干渠设计流量 30
7 渠道横断面设计 32
7.1 干渠各断面设计 32
7.2 支渠断面设计 34
7.3 斗渠断面设计 34
7.4 农渠断面设计 35
8 干、支渠水位衔接校核 37

1 基本资料
1.1 概况
灌区位于界荣山以南，马清河以北，总面积（20m等高线以下的）约12万亩。气候温和，无霜期长，适宜于农作物生长。年平均气温16.5℃，多年平均蒸发量1065mm，多年平均降水量1112mm，马清河灌区地形图见附图1。
灌区人口总数约8万，劳动力1.9万。申溪以西属兴隆乡，以东属大胜乡。根据农业规划，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，种植稻、麦、棉、豆等作物。
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。
界荣山、龙尾山等属土质丘陵，表土属中粘壤土，地表5～6m以下为岩层，申溪及吴家沟等沟溪均有岩石露头，马头山陈村以南至马清河边岩石遍布地表。吴家沟等沟溪纵坡较大，下切较深，一般为7～8m，上游宽50～60m，下游宽70～90m，遇暴雨时易暴发洪水，近年来已在各沟、溪上游修建多处小型水库，山洪已基本得到控制，对灌区无威胁。
马清河灌区为马清河流域规划的组成部分。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43.0m，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断面处修建拦河坝式取水枢纽，引取水库水发电尾水进行灌溉。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。
1.2 气象
根据当地气象站资料，设计的中等干旱年（相当于1972年）4～11月水面蒸发量（80cm口径蒸发皿）及降水量见表1-1及表1-2。

表1-1 设计年蒸发量统计
月 份
4
5
6
7
蒸发量（mm）
97.5
118.0
143.7
174.9
月 份
8
9
10
11
蒸发量（mm）
196.5
144.7
101.1
75.6

表1-2 设计年降水量统计(mm)
日
月 份
4
5
6
7
8
9
10
1
7.6

4.6
2
12.7

17.4

18.5
3

3.4
1.9

7.3

4

92.0

5
5.3
1.2

10.8

6
4.8
7.9

2.8
7
8.6
28.5

8

2.5
9

19.1
10

3.6
11

2.5

2.1

12
1.9
6.4

13
7.5

2.3

14
12.1

1.9

1.9
15

10.0

16

6.0

4.1

3.5
32.8
17

24.5

18
1.3

19

1.6

20
4.3

12.6

11.5
21
1.8

18.5

22
2.1
10.6
49.2
2.5

3.6

23
1.4
10.7

4.5

24

35.4
7.4

25

6.2
26

1.5

27

1.1

28
1.5
3.7

29

30

7.7

31

3.6

月计
72.9
108.5
107.3
39.8
25.0
37.3
103.5

1.3 种植计划及灌溉经验
灌区以种植水稻为主，兼有少量旱作物，各种作物种植比例见表1-3。
表1-3 作物种植比例
作物
旱稻
中稻
双季晚稻
棉花
种植比例（%）
50
30
50
20

根据该地区灌溉试验站观测资料，土壤空隙率为48%（占土体的%），田间持水率为88%（占空隙%）。设计年（1972）早稻全生育期需水系数=1.0，泡田定额为70m3/亩；棉花计划产量120kg，需水系数k=2.67m3/kg，土壤适宜含水率上限为88%，下限为61.6%（占空隙%），播前灌计划湿润层深为0.4m，播前计划湿润层平均含水率65.3%（占空隙%），播种时计划湿润层土壤实际储水量为102m3/亩。
早稻及棉花的基本观测数据如表1-4及表1-5所示；中稻及晚稻的丰产灌溉制度计算见表1-6。

表1-4早稻试验基本数据
生育阶段
复苗
分蘖前
分蘖后
孕穗
抽穗
乳熟
黄熟
全生育期
起止日期
(日/月)
25/4~
4/5
5/5~
14/5
15/5~
1/6
2/6~
16/6
17/6~
30/6
1/7~
11/7
12/7~
20/7
25/4~
20/7
天数
10
10
18
15
14
11
9
87
模比系数(%)
7
8
18
25
21
13
8
100
田间允许水层深(mm)
10-30-50
10-40-80
20-50-90
20-50-100
20-50-90
10-40-50
湿润

渗透强度(mm/d)
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3

表1-5 棉花试验基本数据
生育 阶 段
幼苗期
现蕾期
开花结铃期
吐絮期
全生育期
起止日期(日/月)
21/4~16/6
17/6~28/7
29/7~26/8
27/8~6/11
21/4~6/11
模比系数(%)
18
30
24
28
100
地下水补给量占作物需水量的(%)
10
20
22
25

计划湿润层深(m)
0.4~0.5
0.5~0.6
0.6~0.7
0.7

表1-6 中稻、双季晚稻设计年丰产灌溉制度
中稻
双季晚稻
灌水次序
灌水时间
（日/月）
灌水定额
（/亩）
灌水次序
灌水时间
（日/月）
灌水定额
（/亩）
1（泡田）
7/5
75
1（泡田）
19/7
70
2
26/5
25
2
27/7
15
3
4/6
25
3
1/8
25
4
10/6
25
4
7/8
20
5
20/6
30
5
12/8
25
6
2/7
30
6
23/8
30
7
8/7
30
7
27/8
30
8
14/7
30
8
31/8
30
9
22/7
30
9
6/9
30
10
29/7
25
10
12/9
30
11
10/8
20
11
19/9
30

12
30/9
20
灌溉定额 345（/亩）
灌溉定额 355（/亩）

1.4 灌区开发的必要性和可行性
1.灌区开发的必要性分析
(1)从作物需水要求来说，该灌区灌溉面积近12万亩，地形相对平坦，适宜农作物的成长，其种植的作物包括有早稻、中稻、双季稻和棉花，都是相对来说耗水的经济作物，种植比例为50:30:50:20。多年平均蒸发量和降雨量基本持平，现有的自然条件不能满足作物的需水要求。
(2)就目前的灌溉与排水条件来说，在灌区有两条河流，但都是流量比较小的河流且分布不均匀，无法满足整个灌区的灌水要求，因此修建灌溉系统十分必要。
2.灌区开发的可行性分析
就灌区开发的有利条件来说，该灌区位于河流冲击所形成的平原带， 其正南方有马清河通过，而在马清河上游有一兴利库容1.2×1380m,总库容2.3×1380m的水库，取水水源方便、水质良好，符合灌溉的基本条件。其次引取 水库水发电则利用尾水进行灌溉，既考虑了资源充分利用，又兼顾经济效益。
综上所述，该地域修建灌溉系统，实际上必要，技术上可行，同时能实现经济效益、社会效益、生态效益的统一。
2 早稻及棉花的灌溉制度计算
2.1早稻的灌溉制度计算
由已知的气象资料可知，在早稻的全生育期的蒸发量为:

所以可得各生育阶段的需水量，继而可得出逐日耗水量,计算结果如表2-1。
表2-1 逐日耗水量计算表
生育期
复苗
分蘖前
分蘖后
孕穗
抽穗
乳熟
黄熟
全生育期
起止日月
25/4~4/5
5/5~14/5
15/5~1/6
2/6~16/6
17/6~30/6
1/7~11/7
12/7~20/7
25/4~20/7
天 数
10
10
18
15
14
11
9
87
模比系数 ﹪
7
8
18
25
21
13
8
100
阶段需水量(mm)
27.58
31.52
70.93
98.52
82.75
51.23
31.52
394.06
阶段渗漏量(mm)
13
13
23.4
19.5
18.2
14.3
11.7
113.1
阶段耗水量(mm)
40.58
44.52
94.33
118.02
100.95
65.53
43.22
507.16
逐日耗水量(mm)
4.06
4.45
5.24
7.87
7.21
5.96
4.8

注：稻田渗漏量为1mm/d
当淹灌水层减去逐日耗水量，加上逐日降雨量后若小于最小田间允许最小水层深度则设计灌水，当大于最大田间允许水层深度则设计排水。水量平衡方程：

早稻生育期灌溉制度计算结果见表2-2。
表2-2 早稻生育期灌溉制度计算表
日期
生育期
设计淹灌水层(mm)
逐日耗水量(mm)
逐日降雨(mm)
淹灌水层变化(mm)
灌水量(mm)
排水量(mm)
月
日
4
24

20

25
复苗期
10-30-50
4.06

15.94

26

11.88

27

27.82
20

28
1.5
25.26

29

21.2

30

17.14

5
1

13.08

2

29.02
20

3
3.4
28.36

4
2
26.3

5
分蘖期
10-40-80
4.45
1.2
23.05

6
7.9
26.5

7
28.5
50.55

8

46.1

9

41.65

10

37.2

11
2.5
35.25

12
6.4
37.2

13

32.75

14

28.3

15
分蘖末
20-50-90
5.24

48.06
25

16
6
48.82

17
24.5
68.08

18

62.84

19

57.6

20

52.36

21

47.12

22
10.6
52.48

23
10.7
57.94

24

52.7

25

47.46

26

42.22

27
1.1
38.08

28
3.7
36.54

29

31.3

30

26.06

31

45.82
25

6
1

40.58

6
2
孕穗
20-50-100
7.87
17.4
50.11

3
1.9
44.14

4

36.27

5

28.4

6

20.53

7

47.66
35

8

39.79

9

31.92

10

24.05

11

46.18
30

12

38.31

13

30.44

14
1.9
24.47

15

46.6
30

16

38.73

17
抽穗
20-50-90
7.21

31.52

18

24.31

19

47.1
30

20

39.89

21

32.68

22
49.2
74.67

23

67.46

24
35.4
90

5.65

25

82.79

26
1.5
77.08

27

69.87

28

62.66

29

55.45

30

48.24

7
1
乳熟
10-40-50
5.96

42.28

2

36.32

3

30.36

4

24.4

5

18.44

6

12.48

7

36.52
30

8

30.56

9

24.6

10

18.64

11

12.68

12
黄熟
湿润
4.8

7.88

13

3.08

14

15
10
3.48

16
4.1
2.78

17

18

19

20

∑

463.97
217.3

245
5.65
校核：

与7月11日淹灌水层基本相符。
可得早稻生育期设计灌溉制度，见表2-3。

表2-3 早稻灌溉制度表
灌水次数
灌水日期
灌水定额
mm
/亩
1
4月27日
20
13.3
2
5月2日
20
13.3
3
5月15日
25
16.7
4
5月31日
25
16.7
5
6月7日
35
23.3
6
6月11日
30
20.0
7
6月15日
30
20.0
8
6月19日
30
20.0
9
7月5日
35
23.3
10
7月10日
30
20.0
2.2棉花的灌溉制度计算
棉花全生育期的需水量为：

即其各生育阶段的需水量为：

各生育阶段地下水补给量为：

由于计划湿润层增加而增加的水量：

计划湿润层的最大、最小蓄水量：

计划湿润层深度H(m)：

有效降雨量，用降雨入渗系数α法求取：

α的选取按表2-4计：
表2-4 α取值表
次降雨量
＜5mm
5~50mm
＞50mm
α
0
1.0~0.8
0.7~0.8
棉花灌溉制度表见表2-5。
表2-4 棉花灌溉定额计算表
日期
生育阶段
计划湿润层深

4/20
幼苗期
0.400
112.70
78.89
4.3
0

102.00

4/21
0.400
112.70
78.89
1.8
0
0.00
0.10
1.01
101.09

4/22
0.402
113.19
79.23
2.1
0
0.42
0.10
1.01
100.60

4/23
0.404
113.68
79.58
1.4
0
0.42
0.10
1.01
100.11

4/24
0.405
114.18
79.93

0
0.42
0.10
1.01
99.62

4/25
0.407
114.67
80.27

0
0.42
0.10
1.01
99.13

4/26
0.409
115.17
80.62

0
0.42
0.10
1.01
98.64

4/27
0.411
115.66
80.96

0
0.42
0.10
1.01
98.15

4/28
0.412
116.16
81.31
1.5
0
0.42
0.10
1.01
97.66

4/29
0.414
116.65
81.66

0
0.42
0.10
1.01
97.17

4/30
0.416
117.14
82.00

0
0.42
0.10
1.01
96.68

5/1
0.418
117.64
82.35

0
0.42
0.10
1.01
96.18

5/2
0.419
118.13
82.69

0
0.42
0.10
1.01
95.69

5/3
0.421
118.63
83.04
3.4
0
0.42
0.10
1.01
95.20

5/4
0.423
119.12
83.39
2
0
0.42
0.10
1.01
94.71

5/5
0.425
119.62
83.73
1.2
0
0.42
0.10
1.01
94.22

5/6
0.426
120.11
84.08
7.9
4.74
0.42
0.10
1.01
98.47

5/7
0.428
120.60
84.42
28.5
17.1
0.42
0.10
1.01
115.08

5/8
0.430
121.10
84.77

0
0.42
0.10
1.01
114.59

5/9
0.432
121.59
85.12

0
0.42
0.10
1.01
114.10

5/10
0.433
122.09
85.46

0
0.42
0.10
1.01
113.61

5/11
0.435
122.58
85.81
2.5
0
0.42
0.10
1.01
113.12

5/12
0.437
123.08
86.15
6.4
3.84
0.42
0.10
1.01
116.47

5/13
0.439
123.57
86.50

0
0.42
0.10
1.01
115.98

5/14
0.440
124.06
86.85

0
0.42
0.10
1.01
115.49

5/15
0.442
124.56
87.19

0
0.42
0.10
1.01
115.00

5/16
0.444
125.05
87.54
6
3.6
0.42
0.10
1.01
118.11

5/17
0.446
125.55
87.88
24.5
14.7
0.42
0.10
1.01
125.55

6.77
5/18
0.447
126.04
88.23

0
0.42
0.10
1.01
125.06

5/19
0.449
126.54
88.58

0
0.42
0.10
1.01
124.57

5/20
0.451
127.03
88.92

0
0.42
0.10
1.01
124.08

5/21
0.453
127.52
89.27

0
0.42
0.10
1.01
123.59

5/22
0.454
128.02
89.61
10.6
6.36
0.42
0.10
1.01
128.02

1.44
5/23
0.456
128.51
89.96
10.7
6.42
0.42
0.10
1.01
128.51

5.44
5/24
0.458
129.01
90.31

0
0.42
0.10
1.01
128.02

5/25
0.460
129.50
90.65

0
0.42
0.10
1.01
127.53

5/26
0.461
130.00
91.00

0
0.42
0.10
1.01
127.04

5/27
0.463
130.49
91.34
1.1
0
0.42
0.10
1.01
126.55

5/28
0.465
130.98
91.69
3.7
0
0.42
0.10
1.01
126.06

5/29
0.467
131.48
92.04

0
0.42
0.10
1.01
125.57

5/30
0.468
131.97
92.38

0
0.42
0.10
1.01
125.08

5/31
0.470
132.47
92.73

0
0.42
0.10
1.01
124.59

6/1
0.472
132.96
93.07

0
0.42
0.10
1.01
124.10

6/2
0.474
133.46
93.42
17.4
10.44
0.42
0.10
1.01
133.46

0.59
6/3
0.475
133.95
93.77
1.9
0
0.42
0.10
1.01
132.97

6/4
0.477
134.44
94.11

0
0.42
0.10
1.01
132.48

6/5
0.479
134.94
94.46

0
0.42
0.10
1.01
131.98

6/6
0.481
135.43
94.80

0
0.42
0.10
1.01
131.49

6/7
0.482
135.93
95.15

0
0.42
0.10
1.01
131.00

6/8
0.484
136.42
95.50

0
0.42
0.10
1.01
130.51

6/9
0.486
136.92
95.84

0
0.42
0.10
1.01
130.02

6/10
0.488
137.41
96.19

0
0.42
0.10
1.01
129.53

6/11
0.489
137.90
96.53

0
0.42
0.10
1.01
129.04

6/12
0.491
138.40
96.88

0
0.42
0.10
1.01
128.55

6/13
0.493
138.89
97.23

0
0.42
0.10
1.01
128.06

6/14
0.495
139.39
97.57
1.9
0
0.42
0.10
1.01
127.57

6/15
0.496
139.88
97.92

0
0.42
0.10
1.01
127.08

6/16
0.498
140.38
98.26

0
0.42
0.10
1.01
126.59

6/17
现蕾期
0.500
140.87
98.61

0
0.42
0.46
2.29
125.18

6/18
0.502
141.54
99.08

0
0.57
0.46
2.29
123.92

6/19
0.505
142.21
99.55

0
0.57
0.46
2.29
122.66

6/20
0.507
142.88
100.02

0
0.57
0.46
2.29
121.40

6/21
0.510
143.55
100.49

0
0.57
0.46
2.29
120.14

6/22
0.512
144.22
100.96
49.2
29.52
0.57
0.46
2.29
144.22

4.17
6/23
0.514
144.90
101.43

0
0.57
0.46
2.29
142.96

6/24
0.517
145.57
101.90
35.4
21.24
0.57
0.46
2.29
145.57

17.38
6/25
0.519
146.24
102.37

0
0.57
0.46
2.29
144.31

6/26
0.521
146.91
102.84
1.5
0
0.57
0.46
2.29
143.04

6/27
0.524
147.58
103.30

0
0.57
0.46
2.29
141.78

6/28
0.526
148.25
103.77

0
0.57
0.46
2.29
140.52

6/29
0.529
148.92
104.24

0
0.57
0.46
2.29
139.26

6/30
0.531
149.59
104.71

0
0.57
0.46
2.29
138.00

7/1
0.533
150.26
105.18

0
0.57
0.46
2.29
136.74

7/2
0.536
150.93
105.65

0
0.57
0.46
2.29
135.48

7/3
0.538
151.60
106.12

0
0.57
0.46
2.29
134.22

7/4
0.540
152.27
106.59

0
0.57
0.46
2.29
132.96

7/5
0.543
152.95
107.06

0
0.57
0.46
2.29
131.70

7/6
0.545
153.62
107.53

0
0.57
0.46
2.29
130.44

7/7
0.548
154.29
108.00

0
0.57
0.46
2.29
129.18

7/8
0.550
154.96
108.47

0
0.57
0.46
2.29
127.92

7/9
0.552
155.63
108.94

0
0.57
0.46
2.29
126.66

7/10
0.555
156.30
109.41

0
0.57
0.46
2.29
125.40

7/11
0.557
156.97
109.88

0
0.57
0.46
2.29
124.14

7/12
0.560
157.64
110.35

0
0.57
0.46
2.29
122.88

7/13
0.562
158.31
110.82

0
0.57
0.46
2.29
121.61

7/14
0.564
158.98
111.29

0
0.57
0.46
2.29
120.35

7/15
0.567
159.65
111.76
10
6
0.57
0.46
2.29
125.09

7/16
0.569
160.32
112.23
4.1
0
0.57
0.46
2.29
123.83

7/17
0.571
160.99
112.70

0
0.57
0.46
2.29
122.57

7/18
0.574
161.67
113.17

0
0.57
0.46
2.29
121.31

7/19
0.576
162.34
113.64

0
0.57
0.46
2.29
120.05

7/20
0.579
163.01
114.11

0
0.57
0.46
2.29
118.79

7/21
0.581
163.68
114.57

0
0.57
0.46
2.29
117.53

7/22
0.583
164.35
115.04
2.5
0
0.57
0.46
2.29
116.27

7/23
0.586
165.02
115.51
4.5
0
0.57
0.46
2.29
160.01
45

7/24
0.588
165.69
115.98
7.4
4.44
0.57
0.46
2.29
163.19

7/25
0.590
166.36
116.45

0
0.57
0.46
2.29
161.93

7/26
0.593
167.03
116.92

0
0.57
0.46
2.29
160.67

7/27
0.595
167.70
117.39

0
0.57
0.46
2.29
159.41

7/28
0.598
168.37
117.86

0
0.57
0.46
2.29
158.15

7/29
开花结铃期
0.600
169.04
118.33

0
0.57
0.58
2.65
156.65

7/30
0.603
170.02
119.01
7.7
4.62
0.83
0.58
2.65
160.03

7/31
0.607
170.99
119.69
3.6
0
0.83
0.58
2.65
158.78

8/1
0.610
171.96
120.37

0
0.83
0.58
2.65
157.54