M灌区灌溉系统规划设计-分水闸设计图

一、题目：M灌区灌溉系统规划设计 二、目的要求

通过本设计，要求学生掌握作物灌溉制度的制定；灌水率图的绘制和修正；首部、干、支、斗、农渠以及主要渠系建筑物规划设计；田间工程；典型支渠各级渠道的设计流量及灌溉水利用系数的推求；推算其它各支渠渠首及干渠各段的设计流量；干渠纵横断面的设计；土方量的计算等知识，使学生初步掌握灌溉系统的规划设计内容和步骤。

三、基本资料

1. 自然地理条件 (1) 地理位置及范围

灌区位于我国西北某地。灌区范围西起铁路，东至精深公路，南临C河，北连F河。总面积大约为1×104 hm2。M灌区地形图见附图1。

(2) 地形地貌

灌区属山前冲积扇平原，地形平坦，总的趋势是西南高东北低，地面坡度一般在0.06%左右。灌区东北部有一条古河床遗迹，地面上仅残留沙丘。草桥关附近有一常年积水的湖泊（草泥洼）。

(3) 水文

C河及F河皆发源于西部山区，出山后向东穿过铁路即进入平原。两河出山口处建有X水库及Y水库，并于C河沿岸修建了堤防，基本上可控制一般洪水。经两库调节后，除汛期外，河水位均低于地面，地表水及地下水皆可自流排入二河。灌区规划以渠水为水源，该水源中泥沙含量较多，悬浮泥沙含量：4801mg/L，平均粒经：0.041mm。

(4) 气象

灌区属于干旱半干旱气候。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，春季常有大风，尤以五、六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，多年平均风速2.9m/s，最大风速为23m/s。多年平均降水量300mm，多集中在七、八两月，占全年降水量的78%，冬春雨量极少，多年平均蒸发量为1357mm。干燥度4.52。最大冻土深1.46m，出现在1月。

(5) 土壤

灌区内土壤大部分为中壤土，肥力中等，土壤次生盐渍化较为严重。经测定：灌区土壤0～100cm平均容重1.51g/cm3，空隙率41.3%(占土体的%)，田间持水率为空隙体积的75%。

(6) 水文地质

灌区不透水层顶板埋深为20m，含水层渗透系数K3m/d，灌溉季节深层渗漏的灌溉水对地下水的补给强度1mm/d。地下水等水位线大致与地面等高线平行，地下水流向大致为东北方向。在古河床、九里牌与四十里铺以西，地下水埋深在2~3m，矿化度小于1g/L，以东埋深在1~2m之间，矿化度在1~3g/L之间。

2. 社会经济条件 (1) 工农业生产情况

灌区是以粮棉为主的农业地区，主要作物有小麦(种植比例60%)、棉花(20%)、春玉米(20%)及夏玉米(60%)。复种指数1.6。

灌区内各村镇的乡镇企业比较发达，有纺织、成衣、粮油加工、酿酒、罐头等轻工业；

铁路沿线及西部山区有机械制造、水泥、化肥、塑料制品、农药、冶炼和煤炭等重工业。

(2) 自然灾害

本地区在全流域进行治理之后，由于Y和X两座水库及堤防的作用，一般洪水得到了控制，不致成灾。各地亦修建了一些小型水利工程，旱涝灾害已趋缓和。据近40年统计和调查，各种自然灾害的情况如下：

旱灾：在灌区内普遍存在，以春旱为主，成灾率在50%～70%左右。 涝灾：涝灾极少发生。

盐渍化：灌区东部古河床、九里牌至四十里铺一线以东零星分布有667hm2轻盐渍土，表层土壤含盐量在0.2%～0.4%，作物减产10%。

(3) 现有水利工程情况

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，故水库下泄流量可以满足灌溉要求。水库的水源中泥沙含量较少。水温适中，含盐量小于0.001%。Y水库放水洞最低水位(干渠渠首设计水位)为68m。灌区内机井较多。

(4) 灌区开发要求

根据国民经济发展规划及流域规划，拟将本灌区建成旱涝保收，高产稳产的粮棉生产基地。

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F河以西以北的灌溉水源；Y水库提供M灌区的灌溉水源（即灌区水源主要是Y水库来提供的）。地下水主要供各地国有工业、乡镇企业用水、城镇居民生活及铁路以西高地的农业灌溉用水。灌区内的机井主要供人畜饮用及零星菜地的灌溉，除特殊情况外，不用来灌溉大田。

灌区开发以灌溉为主；对于盐碱化土壤采取改良排水措施，考虑冲洗改良。 3. 灌溉系统设计依据的资料 (1) 灌溉制度设计资料

典型年(中旱年)冬小麦灌溉制度设计资料。冬小麦生育期从10月1日到次年6月16日。根据试验资料分析，当冬小麦计划产量为4500kg/hm2时，相应的需水系数K1.0m3/kg。各生育阶段计划湿润层及需水模系数如表设1。

土壤适宜含水率上限为田间持水率，下限为田间持水率的60%，田间持水率为35%(占孔隙体积%)，孔隙率为50%。播前灌(9月24日)以前天然土壤含水率为48%(占孔隙体积%)。由于计划湿润层增加而增加的土体，其土壤含水量按田间持水率的90%计。

设计降雨保证率采用75%，经分析设计年小麦生育期逐旬有效降雨量如表设2。 地下水利用量从偏于安全考虑，可忽略不计。

在进行播前灌的情况下，播种时土壤含水率按田间持水率的90%计。 典型年(中旱年)其它作物灌溉制度，可根据经验拟定，如表设3所示。 (2) 灌水率设计资料

主要作物各次灌水的灌水延续时间大致如下(可供参考)。 小麦：播前灌10～20昼夜，拔节后灌水10～15昼夜。 棉花：苗期、花铃期灌8～12昼夜，吐絮期灌8～15昼夜。 玉米：拔节抽穗期灌10～15昼夜，开花期灌8～13昼夜。 田间灌溉水利用系数，可取0.95。 (3) 田间水利用系数取0.95。

四、设计内容

1. 基本资料分析

2. 农作物灌溉制度设计。主要设计冬小麦的灌溉制度。其它作物的灌溉制度取经验资料

3. 灌水率图设计

4. 灌溉系统的规划布置。主要包括取水口位置与形式选择，灌溉渠道系统的规划布置，灌溉系统上主要建筑物的类型选择与位置的确定

5. 灌溉渠道流量推算。选择一个典型支渠，推算该支渠渠系中各级渠道的设计(正常)流量、最小流量。推算干渠各段的设计(正常)流量、最小流量

6. 灌溉渠道纵横断面设计。从干渠道农渠。 7. 渠道土方量计算

五、设计成果

1. 设计说明书，不少于3万字 2. 设计图

(1) 小麦灌溉制度设计图 (2) 灌区灌水率图

(3) 灌溉系统规划布置图 (4) 各级渠道纵横断面图 (5) 各种渠系建筑物的设计图 (6) 分水闸设计图

表设1 冬小麦各生育阶段计划湿润层深度及需水模系数 生育阶段 幼苗期 分蘖期 越冬期 返青期 拔节期 抽穗开花期 乳熟期 黄熟期

起止日期（月.日） 10.1～11.5 11.6～12.5 12.6～3.1 3.2～4.10 4.11～5.1 5.2～5.17 5.18～6.4 6.5～6.16 计划湿润层深度(m) 0.6 0.6 0.6 0.7 0.8 0.8 0.8 0.8 需水模系数的累积值(%) 3.5 11.0 14.0 24.0 55.0 68.0 86.0 100.0 表设2 典型年(中旱年)冬小麦生育期逐旬有效降雨量 (单位：mm) 月份 上旬 中旬 下旬 10 11 0.5 12 16.5 1 1.3 2 4.5 3 22.5 4 25.0 5 31.5 6 13.6

表设3 典型年(中旱年)棉花、玉米的灌溉制度 作物名称 生育期（月.日） 灌水次序 1 棉花 4.10～10.30 2 3 1 夏玉米 6.17～9.15 2 3 1 2 春玉米 4.15～8.10 3 4 抽穗期 灌浆期 6.24 7.25 675 675 生育阶段 播前 现蕾期 开花结铃期 拔节期 抽穗期 灌浆期 冬灌(储水) 拔节期 灌水中间日（月.日） 3.20 6.25 7.13 7.2 7.20 8.8 11.20 5.17 灌水定额(m3/hm2) 900 600 675 600 600 450 900 675

附图1 M灌区地形图