M灌区灌溉排水系统规划设计文本1

规划书样式：

标题1： 黑体 3号 加粗

段前距 17 磅 段后16.5磅

多倍行距 2.4

标题2： 黑体小3号 加粗

段前距0.5 行 段后13磅

1.5倍行距

标题3： 宋体, 4号, 加粗

段前距0.5 行 段后13磅

1.5 倍行距,

正文 宋体, 五号,

首行缩进 2字符

行距: 单倍行距,

M灌区灌溉排水系统规划设计

计算说明书

XXXX工程有限责任公司 二一年三月

1灌区的概况

M灌区位于太行山前河北平原，灌溉面积包括磁县、临漳、成安，控制面积80km，约12万亩灌区地形平坦，趋势是西南高东北低，地面平均坡度一般在1/1000~1/2000之间。灌区东北部有一条古河床，灌区属半干旱半湿润气候，气温以7月份最高，在25℃以上，1月份最低，在-2℃左右，无霜期220天。春季常有旱风，冬季多西北风，灌区内表层土壤以中粘壤土、砂壤土为主，灌区东部有一小部分盐碱土，灌区潜水不透水层埋深为20m，地下水等水位线大致与地面等高线平行，地下水流向大致为西南－东北方向.

灌区主要种植冬小麦、夏玉米、棉花、油料、谷物等旱作物。该灌区土地垦殖率为0.8，作物复种指数1.50。作物种植比：小麦0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，春玉米0.1。在古河床以南，九里牌以北零星分布盐碱地约1.0万亩,在C河及F河修建的Y水库及X水库皆为防洪、灌溉、发电及水产养殖等多目标综合利用水库，水库下泄流量可满足灌区灌溉要求。

灌区的工作制度采用干支续灌，斗农渠轮灌。灌区设有干渠一条，支渠5条，并设有2条直接从干渠上分水的斗渠。其中每支渠控制若干斗渠，1支有6斗，2支有5斗，3支有6斗，4支有5斗，5支有6斗，干渠的渠首引流量为4.34 /s。灌区排水为由中间向两侧排水，排水承泄区为C河，F河，末级农渠与末级排水农沟呈相邻布置。排水沟分干支斗农四级，

渠系建筑物有干渠进水闸，支渠分水闸，斗渠分水闸（1.2干斗处），节制闸，退水闸，桥涵，公路桥等，当地形较陡时，要布置跌水，建筑物的规划布置要尽量紧凑，减少工程量，减少投资。渠道的纵断面纵坡比降可根据平原区经验值取值，干渠1：4000，支渠1:3000，斗渠1:2000，农渠1:1000，根据《《GB50299-99灌溉与排水工程设计规范》》，参照平原区的灌溉排水经验数据确定断面设计要素，进行水利计算，具体见附图。

1.1自然条件

1.1.1地理位置

M灌区位于太行山前河北平原，灌区范围西起京广铁路，东起京港澳高速公路，南临C河，北至F河，灌溉面积包括磁县、临漳、成安、魏县等县市部分土地。总控制面积80km2，约12万亩。M灌区地形图见附图

1.1.2地形地貌

灌区处于太行山东麓冲积平原，地形平坦，总的趋势是西南高东北低，地面平均坡度一般在1/1000~1/2000之间。京广铁路一带的灌区高程约为58m，灌区东部一带高程约为50m，灌区东北部有一条古河床，已干涸，地面上仅残留些沙丘。灌区地貌较简单，没有特殊地形。

1.1.3水文

M灌区属海河流域南系（在永定河以南），C河及F河皆为海河二级支流，发源于太行山西部山区，出山后向东穿过铁路即进入河北平原。二河出山口处修建有X水库及Y水库，并于沙河沿岸加固了提防，基本上可控制一般洪水。经二库调节后，在一般情况下河水位均低于地面，地表水及地下水皆可自流排入二河。

1.1.4气象

M灌区属半干旱半湿润气候，气温以7月份最高，在25℃以上，1月份最低，在-2℃左右，无霜期220天。春季常有旱风，尤以5、6月份的干热风危害最大，风向偏南，风力可达六、七级。冬季多西北风，风力最大可达八、九级。多年平均降水量517.2mm，多集中在7、8两月，占全年降水量的78%，冬春雨量极少，多年平均蒸发量1357mm。干燥度为2.62，相对湿度一般在50%～85%。

1.1.5水文地质

灌区地质构成主要由新生界第四系松散沉积物构成，厚度在200~300m。灌区潜水不透水层埋深为20m，地下水等水位线大致与地面等高线平行，地下水流向大致为西南－东北方向。灌区东西两部分水文地质条件略有不同，以古河床－九里牌－四十里铺一线为界，西部地下水埋深在5~8m之间，矿化度小于1g/L；东部埋深在15m左右，矿化度在1~3g/L之间。地下水补给来源包括汛期降雨、地下水侧向径流、旱季灌溉等；地下水的消耗主要是潜水蒸发。地下水动态类型为降雨（灌溉）－蒸发型，主要是垂直运动。

1.1.6土壤

灌区内表层土壤以中粘壤土、砂壤土为主，中粘壤土占52.32%，砂壤土占37.63%。土壤肥力中等，灌区东部有一小部分盐碱土，表土全盐量在0.2%~0.5%。灌区0~100cm平均容重1.45t/m3，孔隙率为43.5%（占土壤体积的百分数）。

1.2社会经济条件

1.2.1工农业生产情况

灌区内人口密度较大，劳动力充足，灌区总人口约8.0万，劳动力1.9万，建筑业熟练工人较多。灌区内村镇的乡镇企业比较发达，有纺织、粮食加工、油脂、陶瓷、日用工业品等轻工业，铁路沿线及西部山区有机械制造、水泥、化肥和煤炭等重工业。灌区附近山区盛产石料，沙河河滩盛产砂料及卵石。灌区交通发展，有京广铁路、京港澳高速公路穿过。

灌区主要种植冬小麦、夏玉米、棉花、油料、谷物等旱作物。该灌区土地垦殖率为0.8，作物复种指数1.50。作物种植比：小麦0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，秋粮0.1。

1.2.2自然灾害

该地区解放前洪、涝、旱、碱灾害频繁。解放后海河全流域进行规划治理，农田水利设施有了较大改善。随着X、Y二水库建设、沙河堤防加固及农田水利工程建设，洪、涝、旱灾得到有效控制。根据近30年统计资料分析，旱灾以春旱为主，秋旱次之，成灾率在50%~70%左右。涝灾多发生在七、八月，成灾率在40%~60%左右。

在古河床以南，九里牌以北零星分布盐碱地约1.0万亩，表土（0~20cm）全盐量0.2%~0.5%，作物减产10%左右。

1.3水利工程现状与存在问题

在C河及F河修建的Y水库及X水库皆为防洪、灌溉、发电及水产养殖等多目标综合利用水库，水库兴利调节按灌溉、发电要求计算，故水库下泄流量可满足M灌区灌溉要求。水库水质良好，水温适中，泥沙含量极低，含盐量小于0.001%。Y水库发电放水洞最低水位（干渠渠首设计水位）68.0m。

灌区西部铁路附近，地下水资源比较丰富，地下水可开采模数在25.0万m3/km2.a，可作为辅助水源。

1.4水资源分析

M灌区灌溉面积包括磁县、临漳、成安、魏县等县市部分土地，总控制面积80km2，约12万亩。灌区主要种植冬小麦、夏玉米、棉花、油料、谷物等旱作物，该灌区土地垦殖率为0.8，作物复种指数1.50。作物种植比：小麦0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，秋粮0.1。根据华北地区历年降雨情况和该灌区作物种植情况，以及相关灌区的灌溉资料，该灌区平均灌水定额可拟采用50m3/亩，根据水量平衡可进行灌区水量估算。

灌区用水量可由下式进行估算。

1-1

式中：Q-----灌区用水量，m3/s；

m------灌区平均灌溉定额，m3/亩；

F------灌区灌溉面积，由灌区控制面积乘以灌区土地恳殖率而定，Km2。

灌区控制面积为80Km2，土地恳殖率0.8，平均灌水率q=0.35m3/s.Km2。灌区大概用水量为：

Q=50*0.8*80*1500=480万m3

该灌区可由上游的Y水库进行供水，Y水库年可供水量为600万m3，Y水库满足该灌区的灌溉用水要求。

1.5灌区开发的必要性与可行性

1.5.1灌区开发的必要性

M灌区地处于华北地区，该地区为半干旱半湿润气候，降雨量集中在7,8月份，降雨集中，其他月份降雨量较小，不能保证灌区内作物的用水要求。灌区内经常发生干旱，渍害等危害农作物正常生长的气候灾害，并且由于灌区内排水不畅，地下水位的升高、降低易造成土壤盐碱化，造成农作物的减产，品质下降。 根据国民经济发展规划及流域规划，拟将本灌区建设成旱涝保收，高产稳产的粮棉生产基地。2011年“中央1号”文件中提出加强农田水利水利建设，根据河北省“十二五”规划中水流建设部分和M灌区周边地区经济发展规划，为保证该地区农业发展和经济发展必需对该地区进行灌区规划，开发。

1.5.2灌区开发的可行性

M灌区地处华北平原，该地区为冲积平原，地势平坦，总的趋势为西南高东北低，地面平均坡度较小，灌区内无特殊地形地貌，且Y水库正好位于西部高地，易于修建各级水渠，可进行灌区开发。

根据流域规划的统一安排，灌溉水源的分配方案是：X水库提供郜河以西以北地区的灌溉水源；Y水库提供M灌区的灌溉水源。灌区拟在该水库下游修建引水枢纽，引取上游水库发电尾水进行灌溉。

根据计算书1.4部分灌区水资源分析，Y水库的水量满足M灌区灌溉用水要求，另外。该地区西部铁路地区，地下水资源比较丰富，可作为饮用水源，可满足该灌区生活用水。

地下水主要乡镇企业用水、城镇居民生活用水，以及铁路以西高地的农田灌溉用水。灌区内的机井主要供人畜饮用水及设施农业用水。除特殊情况下，不作为大田作物灌溉水源。

2规划设计原则与依据

2.1规划原则

灌区总体规划要按农田基本建设的基本要求进行，要以建设旱涝保收，高产稳产的农田为目标，以改土治水为中心，实行山、水、田、林、路综合治理，充分利用土地，水利资源，扩大耕地，灌溉、水电、航运和渔、林、牧业，进行综合开发，一水多用。另外，进行灌区规划时，要充分考虑灌区内行政边界情况，尽量以行政单位进行灌区运行管理。

2.2设计依据与规范

根据河北省“十二五规划”中关于农田水利建设部分的发展规划和M灌区周边地区经济发展规划进行灌区规划设计。进行灌区规划设计时除需要满足当地经济发展规划外，还应参照国家规范，严格控制各项数据满足国家规范，如《《GB50288-1999灌溉与排水工程设计规范》》。

3灌排系统总体规划

灌区总体规划是在通过简单水量分析的基础上，根据旱、涝、渍害、土壤盐碱综合治理和土壤有效利用的原则，对灌区水源工程、灌排沟渠、渠系建筑物、承泄区等进行合理整体规划布置，绘制灌区总体规划布置图。

3.1规划布置原则

灌区规划应按照农田基本建设的基本要求进行，要以建设旱涝保收，高产稳产的农田为目标，以改土治水为中心，土地整治与其他规划相结合，实行农、林、水、沟、路综合治理，充分利用土地，水利资源，扩大耕地，进行综合利用。另外，进行灌区规划时，要充分考虑灌区内行政边界情况，尽量以行政单位进行灌区运行管理。

3.2 干渠取水口位置、形式选择

M灌区灌溉用水由Y水库提供，Y水库的大坝左侧有出水洞，其高程为68.00m，满足灌区灌溉水位要求，不需要设置泵站提高扬程，可以直接在Y水库大坝左侧设置进水闸取水，所以取Y水库的左侧大坝作为取水口，即渠首位置。

3.3 灌溉渠道规划布置

3.3.1灌溉渠道规划布置原则

①、干渠应布置在灌区的较高地带，以便自流控制较大的灌溉面积。其他各级渠道亦应布置在各自控制范围内的较高地带。对面积很小的局部高地宜采用提水灌溉的方式，不必据此抬高渠道高程。

②、使工程量和工程费用最小。渠线应尽量短直，以减少占地和工程量。在山区、丘陵地区，岗、冲、溪、谷等地形障碍较多，地质条件比较复杂，若渠道沿等高线绕岗穿谷，可减少建筑物的数量或减小建筑物的规模，但渠线较长，土方量较大，占地较多；如果渠道直穿岗、谷，则渠线短直，工程量和占地较少，但建筑物的投资较大，此时应通过经济比较再确定方案，要使填挖方量尽可能相近。

③、灌溉渠道的位置应参照行政区划确定，尽可能使各用水单位都有独立的用水渠道，以利管理。

④、斗、农渠的布置要满足机耕要求，渠道线路要直，上、下级渠道尽可能垂直，斗、农渠的间距要有利于机械耕作。

⑤、要考虑综合利用。山丘、丘陵区的渠道布置应集中落差，以便发电和进行农副业加工。

⑥、灌溉系统规划应和排水系统规划结合进行。在多数地区，必须有灌有排，以便有效地调节农田水分状况。通常先以天然河沟作为骨干排水沟道，布置排水系统，在此基础上布置灌溉渠系。应避免沟、渠交叉，以减少交叉建筑物。

⑦、灌溉渠系布置应和土地利用规划（如耕作区、道路、林带、居民点等规划）相配合，以提高土地利用率，方便生产和生活。

3.3.2灌溉渠道规划布置

M灌区根据地形条件、控制要求、种植习惯、管理需要，初定干渠渠线，要求自流灌溉。然后依次布设支、斗、农渠。干、支、斗、农渠尽可能垂直布置，同一级渠道控制面积也尽可能相等，以利轮灌组划分。灌区设有干渠一条，支渠5条，并设有2条直接从干渠上分水的斗渠。选择一支渠作为典型支渠，布置斗、农级渠道。灌区各级渠道布置成果见表3-1。

表3-1灌区灌溉渠道布置成果

渠道名称 渠道长度（Km） 控制面积（Km2） 渠道名称 渠道长度（Km） 控制面积（Km2）

干渠 11.159 干渠一斗 1.958 2.752

干渠二斗 2.133 1.442 2-支渠 3.978 19.073

1-支渠 5.120 11.474 2-1斗 4.680 4.612

1-1斗 3.200 2.56 2-2斗 4.680 4.612

1-2斗 3.200 2.56 2-3斗 4.680 3.8422

1-3斗 3.200 2.55 2-4斗 3.961 3.323

1-4斗 2.710 1.978 2-5斗 3.240 2.684

1-5斗 1.687 1.161 3支渠 4.000 14.960

1-6斗 0.641 0.665 3-1斗 2.560 2.56

4-支渠 3.400 15.113 3-2斗 2.560 2.56

4-1斗 3.960 3.733 3-3斗 2.560 2.56

4-2斗 3.600 3.217 3-4斗 2.560 2.56

4-3斗 3.240 3.064 3-5斗 2.560 2.56

4-4斗 2.880 2.797 3-6斗 2.160 2.16

4-5斗 2.160 2.302

5-支渠 4.000 13.004

5-1斗 3.200 2.708 5-4斗 3.840 2.936

5-2斗 3.200 3.007 5-5斗 1.280 0.951

5-3斗 3.840 3.281 5-6斗 0.928 0.172

3.4 排水沟道规划布置

3.4.1排水沟到规划布置原则

①、各级排水沟要布置在各自控制范围的最低处，以便能排除整个排水地区的多余水量。

②、尽量做到高水高排，低水低排，自排为主，抽排为辅。

③、利用天然河道作排水沟，干沟出口应选在承泄区水位较低和河床比较稳定的地方。

④、上下级沟道要配合良好，下级沟道应为上级沟道创造良好的排水条件，使之不发生雍水。

⑤、各级沟道要与灌溉渠系的布置、土地利用规划、道路网、林带和行政区划等协调。

⑥、工程费用小，排水及时，便于管理。

⑦、山区考虑排除山洪的要求，应设置撇洪沟。

3.4.2排水沟道布置

灌区排水沟道布置沟道与灌溉渠道的呈相邻布置，排水承泄区为灌区两侧的C河、F河，在一二干斗下游处设置排水闸，干渠北侧与南侧分别排水，在灌区东侧与河道相邻处设置自排水闸。

3.5 渠（沟）系建筑物布置

渠道在输水过程中为，为了克服地形障碍，跨越河川，道路，保障渠道安全，合理分配水量，实现计划用水，必须在渠道上修建各类建筑物。布置建筑物主要有以下三种

⑴配水建筑物

①分水闸

建在上起渠道向下级渠道分水的地方，上级渠道的分水闸就是下级渠道的进水闸，结构形式采用开敞式。

②节制闸

主要用于以下3种情况：

a当下级渠道进水口水位低于干渠分水点水位时，为满足下级渠道的引水要求，需要在分水口下游设置节制闸，雍高上游水位。

b下级渠道实行轮灌时，需要在轮灌组的分界处设置节制闸。

c为保护渠道上重要建筑物或险工渠段，退泄降雨期间汇入上游渠段的降雨径流，通常在它们的上游设泄水闸，在泄水闸与被保护建筑物之间设节制闸，使多余水量从泄水闸流向天然河道或排水沟道。

⑵交叉建筑物

①隧洞

当渠道遇到山岗时，因石质坚硬，或开挖工程量大，如沿等高线布置渠线过长，在这种情况下，可以选择山岗单薄的地方凿洞而过。

②桥梁

渠道与道路相交，渠道水位低于路面，或者，渠道底到路面距离不能满足净空要求，要建桥梁满足交通要求。

若修建桥梁不会改变过水断面则不产生局部水头损失，反之则要产生局部水头损失。

⑶泄水建筑物

为防止由于沿渠坡面径流汇入渠道或因下级（游）渠道事故停水而使渠道水位突然升高，威胁渠道的安全运行，必须在重要建筑物和大填方段的上游以及山洪入渠处的下游修建泄水建筑物，泄放多余的水量。

为了退泄灌溉余水，干、支、斗渠的末端应设退水闸和退水渠。

3.6灌区规划成果

综合以上几节内容，灌区规划布置成果见附图1-M灌区规划图。

4 作物灌溉制度设计与灌溉用水量计算

M灌区属北方半干旱半湿润气候，灌区主要种植冬小麦、玉米、棉花、油料、谷物等旱作物。该灌区土地垦殖率为0.8，作物复种指数1.50。作物种植比：小麦0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，春玉米0.1。作物灌溉主要采用地面畦灌或沟灌溉方式。本次设计采用设计典型年法对灌区的用水量进行设计。根据《灌溉与排水工程设计规范GB50288-1999》，北方灌区旱作物的灌溉设计保证率取P=50%。

4.1 冬小麦灌溉制度

4.1.1冬小麦的基本资料

冬小麦生育期为10月10日至次年6月12日。根据试验资料分析，当冬小麦计划产量为430kg/亩时，相应的需水系数为0.70m3/kg。各生育阶段计划湿润层深度及需水模比系数如表4-1。

表4-1 冬小麦各生育阶段计划湿润层深度与需水模比系数

生育阶段 起止时期 计划湿润层深度（m） 需水模比系数（%）

幼苗期 10月10日～11月5日 0.6 3.5

分蘖期 11月6日～12月5日 0.6 8.5

越冬期 12月6日～月28日 0.6 4.0

返青期 3月1日～4月4日 0.6 11.0

拔节期 4月5日～4月29日 0.6～1.0 31.0

抽穗开花期 4月30日～5月9日 1.0 11.5

灌浆期 5月10日～6月1日 1.0 18.0

成熟期 6月2日～6月12日 1.0 12.5

冬小麦生育期内降雨资料选用灌区C县水文站代表灌区进行分析。C县水文站地理位置东径114°23＇，北纬36°21＇，多年平均降水量均值522.4mm。根据1956~2000年水文系列资料进行频率分析，由灌溉设计保证率取P=50%，确定设计典型年：平水年（P=50%，相当于1970年）。该年降水量514.7mm，汛期降水量（6~9月）381.0mm，占全年降水量的74.0%.降雨资料见表4-2.

表4-2冬小麦生育期C县水文站典型年降水量分配表 单位：mm

月份

日期 1~5 6~10 11~15 16~20 21~25 26~31

10 5.1 0.3 2.5 15.9

11 0.6 10.3 1.1

12 6.3 0.2

1

2 1.8 12.0

3 4.9 12.1 0.4

4 10.3 2.7 12.9

5 7.6 8.4 4.7 13.6

6 0.3 0.6 2.5 47.3

4.1.2冬小麦需水量的确定

⑴作物需水量的确定

运用以产量为参数的需水量系数法计算，公式为：

4-1

式中：ET——作物生育期内总需水量， ；

Y——作物单位面积产量 ；

K——以产量为指标的需水系数，K代表单位产量的需水量， 。

冬小麦计划产量为430公斤/亩，相应的需水系数为0.7

所以ET=K×Y=0.7×430=301（ ）。

⑵、各生育阶段的作物需水量

公式为：

4-2

式中： ——某一生育阶段的作物需水量， ；

——需水量的模比系数，即生育期各阶段作物需水量占全生育 期作物需水量的百分比；

ET——作物全生育期内总需水量， 。

冬小麦各生育阶段的需水量计算见表4-3

4-3冬小麦各生育阶段的需水量计算表

生育阶段 各生育阶段需水量累计值( )

生育阶段 各生育阶段需水量累计值( ）

幼苗期 10.535 拔节期 174.580

分蘖期 36.120 抽穗开花期 209.195

越冬期 48.160 灌浆期 263.375

返青期 81.270 成熟期 301.000

4.1.3冬小麦播种前灌水定额的确定

播前灌水的目的在于保证作物种子发芽和出苗所必须的土址含水量或储水与土址中以供作物生育后期之用，播前灌水往往只进行一次。

按此式计算：

4-3

式中：M——播前灌水定额，

H——土址计划湿润层深度（m）,应根据播前灌水要求决定；

n——相当于H土层内的土址孔隙率，以占土壤体积百分数计；

——一般为田间持水率，以占空隙的百分比表示， =67%；

——播前H土层内的平均含水率，以占空隙的百分比计， =42%。

由已知数据，可得M=40 。

4.1.4冬小麦生育期灌溉制度

（1）灌溉制度的水量平衡公式

4-4

式中： ----时段末计划湿润层（H2）内的储水量， ；

----时段初计划湿润层（H1）储水量， ；

-----由于计划湿润层H增加而增加的水量， ；

-----蓄在H内的有效降水量， ；

K-----时段t内的地下水补给， ；

M------灌溉水量， ；

ET-----作物田间需水量， 。

（2）参数确定

①土壤计划湿润层深度（H）冬小麦各生育期计划湿润层厚度见表3-1.

②确定湿润层H土层内允许储水量的上限 及下限 ，计算公式为：

4-5

式中：W-----计划湿润层的含水量， ；

H-----计划湿润层厚度，m：

n------土壤的孔隙率，以百分数表示；

θ-----湿润层的土壤含水率，以占土壤体积百分比计。

结果见表4-4。

表4-4WmaxWmin计算表

计划湿润层深度（m） 0.6 0.6~1.0 1.0

Wmax（m3/亩） 116.64 116.64~194.45 194.45

Wmax（m3/亩） 75.81 75.81~126.36 126.36

（3）确定有效降雨量

有效降雨量可参照以下公式进行计算：

=α P 4-6

式中： -----有效降雨量，mm；

α-----降雨入渗系数，本次计算中由降雨量小于50mm，取α=0.8。

冬小麦生育期内有效降雨量的计算结果见表4-5。

表4-5 有效降雨量计算结果表

日期 （mm)

日期 (mm)

10月 上旬 4.08 3月 中旬 9.68

下旬 12.72 4月 中旬 8.24

11月 中旬 8.24 5月 上旬 6.08

12月 中旬 5.04 中旬 6.72

2月 上旬 9.6 下旬 10.8

（4）地下水补给量

地下水补给量为偏于安全，忽略不计。

（5）由于计划湿润层增加而增加的水量

由计划湿润层增加而增加的水量可按下式计算：

4-7

式中： -----由于计划湿润层H增加而增加的水量， ；

----计划时段初、末计划层厚度，m；

----土壤平均含水率：

根据公式4-7计算得 =64.15 。

（6）播种时土壤含水量的确定

播种时土壤初始含水量以下式计算：

4-8

式中： -------土壤初始含水量， ；

H--------土壤湿润层厚度，m；

n---------土壤孔隙率；

θ--------土壤含水率。

根据公式4-8计算的土壤初始含水量为 =64.15 .

（7）图解法确定冬小麦生育期的灌溉制度

①根据各旬的计划层深度H和土壤含水率的上限 和下限 ，求出H土层内允许储水量上限 和下限 ，绘于图上。

②分别绘制ET、 和K 累积曲线以及净耗水量（ET- -K)累积曲线。

③根据设计年雨量，求出渗入土壤的降雨量 ，逐时段绘与图上。

④自作物生长初期土壤湿润层储水量 ,逐旬减去（ET- -K)值，即至A点引直线平行于（ET- -K)曲线，当遇有降雨时再加上降雨入渗量 ，即得计划湿润土层实际储水量（W）曲线。

⑤当W曲线接近 时，即进行灌水。灌水日期除考虑水量盈亏的因素外，还应考虑作物各发育阶段的生理要求，与灌水相关的农业技术措施以及灌水和耕作的劳动组织等。

⑥如此继续进行，即可得全生育期的各次的灌水时间、灌水定额和灌水次数。

⑦生育期灌溉定额M= ，m为各次灌水定额

⑧校核灌水率图

K= 4-9

式中： ————————死算所得的灌溉定额

————————绘图所得的灌溉定额

————————时段初和时段t时的土址计划湿润层内的储水量

——————————赋存于计划湿润层内的有效雨量

——————————由于计划湿润层增加而增加的水量

ET————————时段t内的作物田间需水量

表4-6 冬小麦的灌溉制度表

生育阶段 播前灌水 返青期 拔节期 开花期 灌浆期

灌水中间日 10.06 3.09 4.15 5.03 5-25

灌水定额（ /亩） 40 40 45 60 60

经校核计算K=3.26%

4.2其他作物的灌溉制度

夏玉米，棉花，花生，春玉米的灌溉制度根据经验拟定，各作物的灌溉制度如表4-7所示

表4-7其他作物灌溉制度

作物

名称 生育期 灌水

次序 生育阶段 灌水中间日（月、日） 灌水定额

（m3/亩）

棉花 4月10日

～10月30日 1 播前 3月20日 45

2 现蕾期 6月25日 40

3 开花结铃期 7月18日 40

夏玉米 6月13日

～9月27日 1 拔节期 7月2日 40

2 抽雄期 7月20日 40

春玉米 4月15日

～8月10日 1 拔节期 5月17日 45

2 抽雄期 6月24日 45

3 灌浆期 7月25日 45

花生 6月15日

~9月25日 1 花针期 8月5日 45

2 结荚期 8月20日 45

4.3 灌水率

根据灌区内各种作物的种植比：小麦0.50，夏玉米0.50，棉花0.20，花生油料0.20，秋粮0.1；以及主要作物灌水延续时间：小麦播前灌10~20d，生育期灌水7~10d；棉花播前灌10~20d，生育期5~10d；玉米播前灌7~15d，生育期5~10d；其它作物7~10d。可以初步确定灌区灌水率。

灌水率可以按下式进行计算：

( ) 4-10

式中： —某次灌水的灌水率， ；

—第i种作物的种植比；

—第i种作物某次灌水的净灌水定额， ；

—第i种作物某次灌水的延续时间，d。

根据公式4-10计算得初步灌水率，见表4-8所示。

根据表4-8，绘制初步灌水率图，见图4-1。

由图4-1所示，各时期的灌水率大小相差悬殊，渠道输水断断续续，不利于管理，如果以其中最大的灌水率计算渠道流量，势必偏大，经济不合理。因此，需对灌水率图进行必要修正，尽可能的消除灌水高峰和短期停水。

修正灌水率图时，以不影响作物需水要求为原则。

尽量不改变主要作物关键用水期的各次灌水时间，若必须调整移动，以往前移动为主，

前后移动不超过3d。

应使修正后的灌水率图比较均匀连续，最小灌水率不应小于最大灌水率的40%；使渠道工作平稳。

消除短期停水，停水时间不少于5-7天。

表4-8 各作物灌水率计算成果表

作物 名称 种植面积比 灌水次序 灌水中间日（月、日） 灌水延时天数 灌水定额（m3/亩 灌水率m3/s/万亩

冬小麦 0.5 1 10月6日 10 45 0.26

0.5 2 3月9日 10 40 0.231

0.5 3 4月15日 10 45 0.26

0.5 4 5月3日 10 60 0.347

0.5 5 5月25日 10 60 0.347

棉花 0.2 1 3月20日 5 45 0.208

0.2 2 6月25日 8 40 0.116

0.2 3 7月18日 8 40 0.116

夏玉米 0.5 1 7月2日 10 40 0.231

0.5 2 7月20日 10 40 0.231

春玉米 0.1 1 5月17日 3 45 0.174

0.1 2 6月24日 3 45 0.174

0.1 3 7月25日 3 45 0.174

花生 0.2 1 8月5日 3 45 0.347

0.2 2 8月20日 3 45 0.347

根据修正原则，对灌水率图进行以下调节：

棉花播前灌前移3天；冬小麦第5次灌水前移1天；棉花第1次灌水前移2天；夏玉米第2次灌水前移1天；

灌水率图修正后，修正灌水率图见图4-2。

根据修正灌水率图，q取0.347 ，作为设计渠道的设计灌水率。

5 灌溉渠道设计流量的推算

5.1 灌溉渠道工作制度确定

灌区的灌溉渠道工作制度为：干，支渠续灌，斗农渠轮灌，本设计中斗渠分为两个轮灌组，农渠分为两个轮灌组。

5.2 各支渠流量推算

5.2.1典型支渠的选择

根据灌区规划布置成果，考虑各支渠控制下的农渠的控制面积，综合分析下选取3支渠作为典型支渠进行流量推算。

5.2.2典型支渠的流量推算

①典型支渠的基本参数及工作制度

3支渠基本参数见下表5-1，其中，3支1斗―3支5斗情况相同。

表5-1 3支渠基本参数

渠道名称 渠道长度

（Km） 控制面积(Km2) 灌溉面积(Km2) 渠道名称 渠道长度

（Km） 控制面积(Km2) 灌溉面积(Km2)

3支渠 4.0 14.96 11.968 3支6斗 3.2 2.16 1.728

3支1斗 3.2 2.56 2.048 所属农渠 0.675 0.216 0.1728

所属农渠 0.8 0.256 0.2048

②计算支渠的设计田间净流量

在支渠范围内，不考虑损失水量的设计田间净流量为：

5-1

式中： ——支渠的田间净流量，m3/s；

——支渠的灌溉面积，万亩；

——设计灌水率，由前面灌水率计算得 =0.347m3/(s•万亩)。

③由支渠分配到每条农渠的田间净流量：

5-2

式中： ——农渠的田间净流量，m3/s；

——同时工作的斗渠数，此设计n=3；

——每条斗渠里同时工作的农渠数，此设计k=5。

④计算农渠净流量

5-3

式中： ——田间水利用系数，其值为0.90。

⑤推算各级渠道的设计流量（毛流量），本计算采用经验公式估算输 水损失的计算方法。输水损失系数：

5-4

式中： ——每公里渠道输水损失系数；

——渠床土壤渗透系数，中粘壤土取1.9；

——渠道净流量，m3/s；

——渠床土壤透水指数，中粘壤土取0.4。

渠道毛流量：

5-5

式中： ——渠道的毛流量，m3/s；

——最下游一个轮灌组灌水时渠道的平均工作长度，km，计算农渠毛 流量时，可取农渠长度的一般进行估算。

⑥计算典型支渠的灌溉水利用系数

5-6

表5-2 典型支渠计算成果表

典型支渠 支渠控制面积（万亩） Q支田净（m3/s） 同时工作的农渠数 Q农田净（m3/s） 渠别 Q净（m3/s） 输水损失系数σ

度L（km） Q毛（m3/s） 支渠灌溉水利用系数 η支水

3支渠 1.7952 0.6229 3*5 0.0425 农渠 0.0461 0.065 0.4 0.0473 0.809

斗渠 0.2365 0.0338 0.72 0.2423

支渠 0.7268 0.0216 2.8 0.7707

5.2.3其他支渠（干斗渠）的流量推算

以典型支渠的灌溉水利用系数作为扩大指标，用来计算其他支渠的设计流量。支渠设计流量：

5-7

式中： ——支渠的控制面积，万亩。其余符号同前。

表5-3 其他支渠流量表

渠道名称 灌溉面积（万亩） 流量（m3/s） 渠道名称 灌溉面积（万亩） 流量（m3/s）

干一斗 0.3302 0.0931 二支 2.2888 0.9817

干二斗 0.1731 0.0742 四支 0.6293 0.7779

一支 1.3769 0.5906 五支 0.5436 0.6720

5.3 干渠流量推算

5.3.1干渠设计流量

干渠简单形势图如下。

表5-4 干渠流量推算表

干渠

各支渠 Q支毛（m³/s） 干渠各段 Q干净（m³/s） 输水损失系数σ 各段长度（km） Q干毛（m³/s）

干一斗 0.0931 OA段

4.2255 0.0107 2.4750 4.3372 渠道平均工作长

干二斗 0.0742

一支 0.5906 AB段 3.9910 0.0109 1.5420 4.0582

二支 0.9817

三支 0.7707 BC段 2.2866 0.0136 3.2000 2.3865

四支 0.7779 CD段 1.4675 0.0163 2.0230 1.5159

五支 0.6720 DE段 .6720 0.0223 1.1760 0.6896

5.3.2加大流量、减小流量

①加大流量 根据规范，续灌渠道干渠加大流量的加大百分数取35%。

5-8

②减小流量 根据规范干渠减小流量取设计流量的40%。

5-9

表5-5 加大流量、减小流量结果表

渠段 OA AB BC CD DE

设计流量m3/s 4.3372 4.0582 2.3865 1.5159 0.6896

加大流量m3/s 5.6384 5.2757 3.1025 1.9707 0.8965

减小流量m3/s 1.7349 1.6233 0.9546 0.6064 0.2758

6 灌溉渠道断面设计

6.1 各支渠口要求的干渠控制水位

6-1

式中： A0—渠道灌溉范围内参考点的地面高程；

h—参考点与农渠水面的高差，h=0.1~0.2m；

L—各级渠道长度；i—各级渠道的比降；

ψ—水流通过渠系建筑物的水头损失。

表6-1 各支渠口要求的干渠控制水位

位置 1、2干斗口 1、2支渠口 3支渠口 4支渠口 5支渠口

高程（m） 58.14 56.59 55.49 54.40 53.40

6.2 干渠横纵断面设计

6.2.1渠道过水断面设计参数

根据灌区情况，拟定干渠各设计参数如下：

表6-2 干渠横断面设计参数

名称 纵坡比降i 糙率n 边坡m 流速比a 宽深比β 不冲系数K 不淤速度V 顶宽 超高

内 外

数值 1：4000 0.025 1.0 0.75 1.03 2.652 0.62 0.4m3/s 1.5m 0.5m

6.2.2干渠横纵断面设计

根据6.2.1拟定的参数进行断面计算

渠道横断面设计为经济实用断面，先计算渠道水力最佳断面，再计算实用经济断面，断面选用梯形断面。计算公式选用下式。

6-2

6-3 6-4

6-5

6-6

6-7

式中：A——水力最佳断面的过水面积，m2；

b——水力最佳断面底宽，m；

m——渠道内边坡系数；

h——水力最佳断面水深，m；

P——水力最佳断面湿周，m

P——水力最佳断面水力半径，m

n——渠床糙率；

Q——渠道流量，m3/s；

C——曼宁系数

——渠底比降；

v——水力最佳断面流速，m/s。

已知设计流量Q、糙率n、内边坡系数m、渠道比降i，设定b值，对h进行试算，按公式计算水力最佳断面。

在水力最佳断面的基础上有a=1.03计算实用经济断面。

6-8

6-9

式中:a----水利最优断面的流速与实用经济断面的流速比，a=1.03；

---水利最优断面的水深，m；

β---断面宽深比，β=2.652。

计算结果如表6-3所示。

表6-3 设计流量下渠道断面

渠段 Q b h A v

OA 0.6896 1.5000 0.5600 1.1683 0.5902 0.5974

AB 1.5159 2.5000 0.9400 3.2454 0.4671 0.6463

BC 2.3865 3.0000 1.1300 4.6733 0.5107 0.6763

CD 4.0582 3.5000 1.3200 6.3609 0.6380 0.7132

DE 4.3372 3.5000 1.3200 6.3609 0.6819 0.7180

由说明书5.3.2可知渠道 加大流量与减小流量，对其进行水力计算，计算结果见下表。

表6-4 加大流量下渠道断面

渠段 Q加大 b h A v V不冲

OA 0.8965 1.5000 0.6900 1.5188 0.5902 0.6156

AB 1.9707 2.5000 1.1200 4.2190 0.4671 0.6660

BC 3.1025 3.0000 1.3900 6.0753 0.5107 0.6969

CD 5.2757 3.5000 1.6200 8.2692 0.6380 0.7350

DE 5.6384 3.5000 1.6200 8.2692 0.6819 0.7399

表6-5 减小流量下渠道断面

渠段 Q减小 b h A v V不冲

OA 0.2758 1.5000 0.2600 0.4673 0.5902 0.5451

AB 0.6064 2.5000 0.4400 1.2981 0.4671 0.5897

BC 0.9546 3.0000 0.5300 1.8693 0.5107 0.6171

CD 1.6233 3.5000 0.6200 2.5444 0.6380 0.6508

DE 1.7349 3.5000 0.6200 2.5444 0.6819 0.6551

6.3 干渠横纵横面绘制

根据说明书6.2的计算结果按照一定比例绘制干渠纵横断面图，见附图2-干渠纵断面图，附图3-干渠横断面图。

7 排水沟道系统设计

农田排水设计主要目的是排除汛期多余降水和地下水，防止土壤盐碱化，提高农作物产量。根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）、《农田排水工程技术规范》（SL/T4-1999）等相关规范，确定设计排涝标准10年一遇，1~3d暴雨从作物受淹起1~3d排至地面无积水，作物耐淹历时1~2d。

排水沟道设计时主要数据为：不透水层埋深20m，地下水临界深度1.0m，含水层渗透系数k=3m，灌溉水对地下水的补给强度

地下水排水沟断面尺寸根据规范，参照经验值取为：底宽1.0m，排日常流量水深为0.2m，边坡系数m=1.25.，沟间地下水位与沟内水位高差可取0.3m。

7.1 田间末级排水沟

田间末级排水沟与灌溉农渠呈相邻布置，其沟宽与农渠间距相同。沟深可按下式计算：

7-1

式中：D ——排水沟沟深，m；

——作物要求的地下水埋深，m，本设计取1.6m；

——当两沟间的中心点地下水水位已降至 H时，地 下水位与够水位之差，本设计取0.3m；

S——排水沟中的水深，本设计排日常流量水深采0.2m。

根据公式7-1计算的排水沟沟深D=2.1m。

排水沟沟间距的确定

根据已知的设计资料，不透水层为20m沟深计算得2.1m所以非完整沟又根据设计资料，本设计为恒定流。

公式L=. 7-2

式中：L——排水沟的沟间距；

——透水层的厚度。H=（2 + ）/2=18.25m

D——沟内的水面宽D=1.0+2*0.2*2=1.8m

——地下水位与沟水位之差，m，本设计取0.3m

K——含水层渗透系数m/d，取3m/d；

r——地下水的补给强度，m/d，取0.001m/d

由公式算得：L=321.74m

7.2 排水沟流量

⑴设计径流深的确定

①设计面雨量的确定

设计暴雨采用十年一遇日暴雨147mm

公式： 7-3

式中： ── 设计面雨量，mm；

── 设计点雨量，mm；

K── 折算系数，取1.0。

所以 =1.0*147=147mm。

②前期影响雨量的确定

7-4

式中，Pa－前期影响降雨，mm；F－面积，km2。

灌区面积F=80Km2,

③设计径流深的确定

由P+ =147+54.71=201.71mm查 P61页《农田水力学习题试验集》上图9-2-3的（P+ ）~R关系曲线（平原区Ⅱ曲线）可得设计径流深R=54.71mm。 ⑵地面排水模数的确定

①地区排水模数公式

7-5

式中： ── 设计排涝模数， ；

F── 排水沟设计断面所控制的排涝面积， ；

R── 设计径流深，mm；

K── 综合系数，取K=0.041；

m── 峰量指数，反映洪峰与洪量的关系，小于1，取0.92；

n── 递减指数，反映排涝模数与面积关系，是负数，取-0.33.

②平均排水模数

7-6

式中： ── 设计排涝模数， ；

R── 设计径流深，mm；

t ── 规定排涝时间，根据作物的耐淹时间取1d。

③确定面积临界

计算不同控制面积使得排水量时需采用不同排摸公式。因此，需确定临界控制面积 。

当F> 采用地区排摸公式计算排涝模数

当F

由此推算出设计排水沟的设计流量

由 = 推求临界面积，经过计算后，得 =17.51Km2

⑶确定排水量

①各支（斗）渠的排水量

根据说明书采用合适的排水计算公式，计算各支（斗）渠的排水量，计算结果见表7-1.

表7-1 各支（斗）渠的排水量

渠道 1干斗 2干斗 1支渠 2支渠 3支渠 4支渠 5支渠

排水量（m3/s） 1.743 0.913 7.264 11.519 9.470 9.567 8.264

②各排水闸处排水量

1干斗排水闸Q=1.743m3/s； 2干斗排水闸Q=0.913m3/s；

干渠北侧排水闸Q=19.118m3/s； 干渠南侧排水闸Q=17.357m3/s。

7.2.2地下排水

灌区地下排水取经验，设计排渍模数取0.025m3/（s..Km2）。

7.3 排水沟断面设计

排水沟断面取梯形断面，干沟水利要素参数按照规范，参考经验值可选取为：比降1:10000；边坡系数m=1.5；糙率n=0.025. 参照说明书6.2计算排水干沟的横断面尺寸。

8 工程量估算与投资分析

8.1 工程量估算

8.2 投资分析

9 经济评价

9.1 效益分析

9.2 经济评价