灌排课程设计.doc

马清河灌溉系统规划一、 计算小麦玉米的需水量 根据马清河灌区气象资料，运用彭曼--蒙蒂斯公式计算小麦、玉米需水量，公式： Rn地面净辐射蒸发当量（MJ m-2 d）;G土壤热通量（MJ m-2 d）；γ温度计常数（kPa0C-1）；T平均气温（0C）；V2 2m高的风速（ms-1）;Pa饱和水气压(kPa)；Pd实际水气压（kPa）；（Pa-Pd）饱和水气压和实际水气压的差额（kPa）；Δ温度-饱和水气压曲线的斜率（kPa0C-1）计算结果如下表：参考作物蒸发蒸腾量月份123456ETo（mm/d)1.131.652.964.645.656.29月份789101112ETo（mm/d)6.005.344.082.691.711.07 作物生育期内的需水量由参考作物的蒸发蒸腾量和作物本身的作物系数综合确定，计算公式为：ETc=Kc×ETo计算结果如下表：小麦生育期内的需水量月份ETo(mm/d）KcETc(mm/d)32.960.2550.7544.640.2921.3555.650.7294.1266.290.9656.0776.001.0056.03玉米生育期内的需水量月份ETo(mm/d）KcETc(mm/d)44.640.2080.9655.650.3461.9666.290.6293.9576.000.9765.8585.340.864.5994.080.7393.02 作物的需水规律主要受气象因素影响。

从一月到十二月，气温不断地升高再逐渐的降低，而参考作物的蒸发蒸腾量也是不断地升高再逐渐的降低，作物的作物系数也同样如此因此，作物的需水规律是逐渐的升高再逐渐地降低二、 小麦、玉米的灌溉制度用水量平衡方程来确定小麦、玉米的灌溉制度水量平衡方程为：Wt－W0=WT+P0+K+M－ET式中：Wt、W0分别表示时段末和时段初的土壤计划湿润层内的储水量；WT为由于计划湿润层增加而增加的水量；P0为土壤计划湿润层内保存的有效水量；K为时段t内的地下水补给量灌水时间为：t =(W0-Wmin)/(e-k)式中：e为单位时间内，作物的需水强度，ET=e×t；k为单位时间内地下水的补给量，K=k×t灌水定额为：m =Wmax-Wmin=H(θmax-θmin)式中：Wmax、Wmin分别为土壤计划湿润层内的最大储水量和最小储水量；H为计划湿润层的深度；θmax、θmin分别为土壤计划湿润层允许的最大体积含水量和最小体积含水量有效降雨量：P0=σ*P σ为降雨有效利用系数当P>50mm 时，σ=0.8~0.7 ；当P<5时，σ=0，当P=5~50时，σ=1 由于计划湿润层增加而增加的可以用水量：WT=（H2-H1)*θ0 H1为计算时段初计划湿润层的深度；H2为计算时段末计划湿润层的深度；θ0为初始土壤的体积含水量。

马清河灌区的有效降雨量如下表：月份降雨量有效降雨量累积降雨mmmmm3/亩m3/亩11.700022.500034.200047.77.75.145.14514.314.39.5414.68616.616.611.0725.75727.527.518.3444.09839.939.926.6170.7926.626.617.7488.441011.911.97.9496.38114.20096.38121.20096.38小麦各项累积数据单位m3/亩日期湿润层深度需水量ETWT累积WminWmax地下水补给ET-WT-K播种拔节3.21-5.20500mm87.6053.69102.0212.7674.84拔节抽穗5.21-6.9600mm154.2617.7464.43122.4217.01119.51抽穗乳熟6.10-7.19700mm315.6335.4875.17142.8225.51254.64乳熟成熟7.20-7.29800mm355.8453.2285.91163.2327.64274.98玉米各项累积数据单位m3/亩日期湿润层深度需水量ETWT累积WminWmax地下水补给ET-WT-K苗期4.15-6.17600mm95.58064.43122.4212.8677.72拔节6.18-7.6600mm153.3064.43122.4217.14136.16大喇叭口7.7-7.26700mm231.3917.7475.17142.8221.43192.22吐丝7.27-8.9800mm278.4835.4885.91163.2324.64218.36成熟8.10-9.16900mm378.0453.2296.65183.6332.14292.68根据数据绘制作物灌溉制度设计示意图：小麦灌溉制度设计示意图玉米灌溉制度设计示意图注：1、作物需水量ET累积曲线；2、渗入土壤的有效降雨量累积曲线；3、WT累积曲线；4、K值累积曲线；5、计划湿润层储水量WT曲线；6、计划湿润层允许最小储水量Wmin曲线；7、计划湿润土层允许最大储水量Wmax曲线。

三、 编制灌水率图及其修正根据作物的灌溉制度，绘制灌水率图，灌水率公式如下：qi,k=(αi×mi,k)/(864×Ti,k)式中：qi,k为第i种作物第k次灌水的灌水率 [m3/(s·100亩)]；αi为第i种作物的种植比例，其值为该作物的灌溉面积和灌区灌溉总面积之比；mi,k为第i种作物第k次灌水的灌水定额（m3/亩）；Ti,k为第i种作物第k次灌水的灌水延续时间（d）计算灌水率所需数据如下表：种植比例0.55灌水定额（m3/亩）灌水时间灌水延续时间（d）91次灌水率0.003448.335月8号2次灌水率0.003448.336月1号3次灌水率0.004157.996月21号4次灌水率0.004867.657月5号5次灌水率0.005577.327月24号小麦 种植比例0.3灌水定额（m3/亩）灌水时间灌水延续时间（d）71次灌水率0.002957.996月4号2次灌水率0.002957.997月10号3次灌水率0.003467.658月3号4次灌水率0.003877.328月25号5次灌水率0.004386.989月9号玉米则灌水率图如下：灌水率图修正后的灌水率图由上图可得，设计灌水率：qd=0.0043 [m3/(s·100亩)]四、渠系的规划和布置1水源和取水口选择 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，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，取水口在这里可加大进流量，有效防止泥沙入渠，另外还可以避免水直接冲击渠道，有利于渠道的保护2各级渠道和沟道的布置渠道布置见附录3渠系建筑物布置 渠系建筑物是指和渠道配套的水闸、涵洞、桥梁、渡槽、倒虹吸、跌水、陡坡等建筑物一、渠系建筑物的选型和布置原则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，水头损失小主要的渠系建筑物有：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 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 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 渡槽 渠道穿过河沟、道路时，如果渠底高于河沟最高洪水位或渠底高于路面的净空大于行驶车辆要求的安全高度时，可架设渡槽；渠道穿越洼地时，如 采用高填方渠道工程量太大，也可采用渡槽。

涵洞 渠道和道路相交，渠道水位低于路面，而且流量较小时，常在路面下面埋设平直的管道，叫做涵洞 桥梁 渠道和道路相交，渠道水位低于路面，而且流量较大，水面较宽时，要在渠道上修建桥梁，满足交通要求 4、衔接建筑物  当渠道经过坡度较大的地段时，为防止渠道冲刷，保持渠道的设计比降，就把渠道分成上、下两段，中间用衔接建筑物联结，常见的衔接建筑物有跌水或陡坡  （1）跌水：水位落差小于３ｍ时，宜建跌水  （2）陡坡：水位落差大于３ｍ时，宜建陡坡5、泄水建筑物  用于排除渠道中余水或入渠洪水1）退水闸：布置在较大的干、支、斗渠末端，以排泄渠中余水（防止滋生杂草和蚊虫）  　（2）泄水闸：和节制闸联合修建，保护重要建筑物和险工渠段6、量水建筑物（1） 利用闸、涵、渡槽等量水在干支渠上量水一般利用这些渠系建筑物量水2）利用特设计量水设备量水如三角堰。