马清河灌区灌溉系统规划设计

马清河灌区灌溉系统规划设计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 01.1 概况 01.2 气象 01.3 种植计划及灌溉经验 (2)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 (7)2.1早稻的灌溉制度计算 (7)2.2棉花的灌溉制度计算 (11)3灌水率计算 (21)4 灌排渠系及渠系建筑物规划布置 (25)4.1 水源与取水口选择 (25)4.2 各级渠道与排水沟布置 (25)4.3 渠系建筑物布置 (25)5 水位推算 (25)5.1 初拟各级渠道比降 (29)5.2 选择地面控制点 (29)5.3 推算典型支渠渠首设计水位 (29)5.4 推算干渠设计水位 (30)5.5 确定引水方式 (30)6 计算渠道设计流量 (31)6.1 确定工作制度 (31)6.2 计算典型支渠设计流量 (31)6.3 计算干渠设计流量 (33)7 渠道横断面设计 (35)7.1 干渠各断面设计 (35)7.2 支渠断面设计 (37)7.3 斗渠断面设计 (37)7.4 农渠断面设计 (38)8 干、支渠水位衔接校核 (40)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AA-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。

AA-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 设计年蒸发量统计表1-2 设计年降水量统计(mm)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早稻试验基本数据表1-5 棉花试验基本数据表1-6 中稻、双季晚稻设计年丰产灌溉制度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:20319.1747.1430.1186305.970⨯+++⨯=E 0E ET α=全0.1=α 06.394=全ET所以可得各生育阶段的需水量全ET k ET i i =，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：00t r W W W P K M ET -=+++-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校核：20217.3 5.65245463.9712.68mm h P d m WC +-+-=+-+-=∑∑∑∑（）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2.2棉花的灌溉制度计算棉花全生育期的需水量为：32.67120320.4m ET KY ==⨯=（）即其各生育阶段的需水量为：ET k ET i i =各生育阶段地下水补给量为：i i i ET K ⋅=β由于计划湿润层增加而增加的水量：--=θn H H W Ti )(66712计划湿润层的最大、最小蓄水量：minmin max max 667667θθi i nH W nH W ==计划湿润层深度H(m)：321667()(m /r W H H n θ=-亩）有效降雨量，用降雨入渗系数α法求取：0P P α=α的选取按表2-4计：表2-4 α取值表棉花灌溉制度表见表2-5。

表2-4 棉花灌溉定额计算表3灌水率计算根据所计算得的早稻、棉花及给出的中稻、双季晚稻的灌溉制度以及作物比例分别计算出其灌溉率，各次灌水的灌水率为：iii T m q 64.8α=计算列入表3-1。

表3-1 初步灌水率计算表双季晚稻50 1(泡田）7月19日70.0 6 0.682 7月27日15.0 4 0.223 8月1日25.04 0.364 8月7日20.0 4 0.295 8月12日25.0 4 0.366 8月23日30.0 4 0.437 8月27日30.0 4 0.438 8月31日30.0 5 0.359 9月6日30.0 5 0.3510 9月12日30.0 5 0.3511 9月19日30.0 4 0.4312 9月30日20.0 4 0.29棉花20 1 7月23日45.0 7 0.152 8月30日55.0 7 0.18将所得灌水率绘在方格纸上得初步灌水率图,如图3-1，后经修正后得最后的灌水率图，如图3-2，选取延续时间较长的最大灌水率值。

图3-1 初步灌水模数图图3-2 修正后灌水模数图取修正后的灌水率q为0.41 m3/(s*万亩)。

4 灌排渠系及渠系建筑物规划布置4.1 水源与取水口选择灌区的水源主要是以马清河为灌溉水源。

马清河上游，水位较高，河岸坚硬，河槽较稳定，还有一座水库水质良好，含沙量极微，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。

取水口宜取在凹岸中点偏下游处，取水口在这里可利用横向环流作用，使主流接近取水口，加大进流量，有效防止泥沙淤积渠口和进入渠道，避免水直接冲击渠道，有利于渠道的保护。

4.2 各级渠道与排水沟布置本灌区灌溉渠道分为干、支、斗、农四级固定渠道。

本灌区属于小坡度地区。

一支布置在整个灌区的西面，与等高线成一定的角度。

二支布置在吴家沟和申溪之间，三支布置在小坳与新村连线，四支布置在枯石村与陈留连线，即整个灌区由四条支渠控制。

第三支渠灌溉面积适中，可作为典型支渠，该支渠有12条斗渠，斗渠长1800m。

每条斗渠有8条农渠，长750m,间距250m。

4.3 渠系建筑物布置渠系建筑物是指与渠道配套的水闸、涵洞、桥梁、渡槽、倒虹吸、跌水、陡坡等建筑物。

1.渠系建筑物的选型与布置原则(1)尽量采用定型设计和装配式建筑物；(2)尽量利用当地材料修建；(3)渠系建筑物的位置应根据渠系平面布置图、渠道纵横断面图及当地情况合理布局；(4)渠系建筑物应满足渠道输水、配水、量水、泄水和防洪等要求，保证渠道正常运行，最大限度地满足作物需水要求；(5)渠系建筑物布置尽可能集中，联合修建，形成枢纽，降低造价，便于管理；(6)布置渠系建筑物应使水流流态稳定，水头损失小。

2.主要的渠系建筑物(1)引水建筑物进水闸：在渠道取水处，调节干渠的进水流量，满足灌溉对水位、流量的要求。

(2)配水建筑物1）分水闸：布置在各支渠、斗渠和农渠渠首。

上级渠道的分水闸就是下级渠道的进水闸。

分水闸的作用是控制和调节向下级渠道的配水流量，其结构形式有开敞式和涵洞式两种。

2）节制闸：垂直于渠道中心线布置，其作用是控制渠道水位或流量。

下列情况需要设置节制闸：①在上级渠水位不能保证下级渠正常引水时，需在上级渠建节制闸抬高水位，保证下级渠引水。

②实行轮灌时，在轮灌组分界处需设节制闸。

③在重要建筑物或险工渠段前需联合修建节制闸和泄水闸，以防止漫溢，保证建筑物和渠道的安全。

3.交叉建筑物常见的交叉建筑物有：隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、桥梁等。

(1)隧洞：当渠道遇到山岗时，或因石质坚硬，或因开挖工程量过大，往往不能采用深挖方渠道，如沿等高线绕行，渠道线路又过长，工程量仍然较大，而且增加了水头损失。

在这种情况下，可选择山岗单薄的地方凿洞而过。

(2)倒虹吸：渠道穿过河沟、道路时，如果渠道水位高出河沟洪水位，但渠底高程却低于河沟洪水位时；或渠底高程虽高于路面，但净空不能满足交通要求时，就要用压力管道代替渠道，从河沟、道路下面通过，压力管道的轴线向下弯曲，形似倒虹。