农田水利水课程设计

《农田水利学》课程设计灌区灌溉系统的任务书

基本资料

1.1概况

灌区位于界荣山以南，马清河以北，（20m等高线以下的）总面积约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，灌区地形图见附图。

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。

灌区上游土质属重粘壤土，下游龙尾河一带属中粘壤土。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，表土属重粘壤土，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。

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（图外）建大型水库一座，坝顶高程50.2m，正常水位43.0m，兴利库容1.2×1,总库容 2.3×1。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，引取水库水发电则利用尾水进行灌溉。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及表2。

表1 设计年蒸发量统计

表2 设计年降水量统计

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3。

表3 作物种植比例

根据该地区灌溉试验站观测资料，设计年（1972）早稻及棉花的基本观测数据如表4及表5所示；中稻及晚稻的丰产灌溉制度列于表6。

表4 早稻试验基本数据

注：全生育期需水系数a=1.0。

表5 棉花试验基本数据

注：计划产量120kg；需水系数k=2.67m3/kg；土壤空隙率为48%（占土体的%）；土壤适宜含水率上限为88%，下限为61.6%（占空隙%）；田间最大持水率为88%（占空隙%）；播种时，计划层土壤储水量为102m3/亩。

2.1根据基本资料用水量平衡法（列表计算）制定早稻及棉花的灌溉制度，建议编程计算或利用Excel计算。

2.2根据所制定的早稻及棉花的灌溉制度以及表6所给出的中稻及双季晚稻的灌溉制度资料，编制全灌区的灌水率图，并进行修正，使其符合要求。在制定灌水率图时，建议采用的一次灌水延续时间如下：早、中稻泡田8~12昼夜；双季晚稻泡田5~7昼夜；各类水稻生育内一次灌水的延续时间3~5昼夜。棉花生育期内一次灌水延续时间5~10昼夜。

表6 中稻、双季晚稻设计年丰产灌溉制度

附注：早稻泡田日期为4月13日，定额为：80m 3/亩。

2.3确定渠首枢纽的位置及形式。在地形图上布置引水干渠、支渠，以及主要渠系建筑物。在灌区中部选择一条支渠布置斗、农级渠道。

2.4推算典型支渠各级渠道的设计流量及灌溉水利用系数(田间水利用系数取0.92)；推算其它各支渠渠首及干渠各段的设计流量。

2.5设计干渠各段的纵横断面及典型支渠横断面，干、支渠采用浆砌石衬砌梯形断面，干渠边坡系数m=1.25。

2.6设计典型斗渠和典型农渠横断面，斗、农渠采用混凝土衬砌矩形断面。

作物灌溉制度和灌水率的制定

作物灌溉制度的制定

早稻灌溉制度的制定（包括泡田和生育期的灌溉制度）

1) 泡田期灌溉制度

泡田定额（已给定）：80 m 3/亩 2) 生育期灌溉制度

早稻生育期灌溉制度用水量平衡方程计算，列表以1为时段逐日计算时段末的水层深度，计算完成后进行水量校核，校核无误后，给出灌溉制度汇总表及总灌溉定额。其中起始水层深为泡田后建立的田面水层深，可取初始生育期阶段允许水层深的一个值，稻田逐日渗漏强度见基本资料。

水量平衡方程

21h d WC m P h =--++

式中h 1——时段初田面水层深度，mm; h 2——时段初田面水层深度，mm;

P ——时段内降雨量，mm; m ——时段内灌水量，mm; WC ——时段内田间耗水量，mm; d ——时段内排水量，mm. 其中

S ET WC +=日

式中ET 日——逐日需水量，mm; S ——稻田逐日渗漏强度，mm.

n ET ET i ＝

日

式中ET i ——各生育阶段作物需水量，mm; n ——各生育阶段天数。

全

ET K ET i i =

K i ——各生育阶段需水量模比系数，[－] ET 全——全生育阶段需水量，mm 。

全＝E ET ∂

ɑ——需水系数，[－]；

E 0——全生育期水面蒸发量，mm 。 水量校核方程

末

始h d

WC m P h =--++

∑∑∑∑

h 始——生育期泡田后建立的起始水层深，mm ； h 末——生育期末田面的水层深，mm ；

计算早稻灌水制度：计算过程见下表

早稻生育期灌溉制度计算列如下表。

校核：末始h WC m d P h =∑-∑+∑-∑+

校核：25.4+308.3+200-478.6-56=-0.9与7月13日淹灌水层基本相符，计算无误。 可得早稻生育期设计灌溉制度，如下表。