灌排课程设计.doc
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1、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);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)饱和水气压与实际水气压的差额(kPa);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
2、.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自身的作物系数综合拟定,计算公式为:ETc=KcETo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
3、需水规律重要受气象因素影响。从一月到十二月,气温不断地升高再逐渐的减少,而参考作物的蒸发蒸腾量也是不断地升高再逐渐的减少,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减少。二、 小麦、玉米的灌溉制度。用水量平衡方程来拟定小麦、玉米的灌溉制度水量平衡方程为:WtW0=WT+P0+K+MET式中:Wt、W0分别表达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长而增长的水量;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=et;k为单位时间内地下水的
4、补给量,K=kt。灌水定额为:m =Wmax-Wmin=H(max-min)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;max、min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=*P 为降雨有效运用系数。当P50mm 时,=0.80.7 ;当P5时,=0,当P=550时,=1 。 由于计划湿润层增长而增长的可以用水量:WT=(H2-H1)*0 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;0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
5、/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5.21-6.9600mm154.2617.7464.4
6、3122.4217.01119.51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7.7-7.26700mm231.3917.7475.17142.8221.43
7、192.22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=(imi
8、,k)/(864Ti,k)式中:qi,k为第i种作物第k次灌水的灌水率 m3/(s100亩);i为第i种作物的种植比例,其值为该作物的灌溉面积与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/
9、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/(s100亩)四、渠系的规划与布置1水源与取水口选择 灌区的水源重要是以马清河为灌溉水源。马清河上游,水位较高,尚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45m,土壤及地下水的PH值属中性,无盐碱化威胁。 取水口宜取
10、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,此外还可以避免水直接冲击渠道,有助于渠道的保护。2各级渠道与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。一、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、尽量运用本地材料修建;3、渠系建筑物的位置应根据渠系平面布置图、渠道纵横断面图及本地情况合理布局;4、渠系建筑物应满足渠道输水、配水、量水、泄水和防洪等规定,保证渠道正常运营,最大限度地满足作物需水规定;5、渠系建筑物布置尽也许集中,联合修建,形成枢纽,减少造价,便于管理;6、布置渠系
11、建筑物应使水流流态稳定,水头损失小。重要的渠系建筑物有: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、流量的规定。 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。下列情况需要设立节制闸: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。实行轮灌时,在轮灌组分界处需设节制闸。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
12、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 当渠道碰到山岗时,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,并且增长了水头损失。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,假如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规定期,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,假如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规定的安全高度时
13、,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 渠道与道路相交,渠道水位低于路面,并且流量较小时,常在路面下面埋设平直的管道,叫做涵洞。 桥梁 渠道与道路相交,渠道水位低于路面,并且流量较大,水面较宽时,要在渠道上修建桥梁,满足交通规定。 4、衔接建筑物当渠道通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,就把渠道提成上、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:水位落差小于时,宜建跌水。(2)陡坡:水位落差大于时,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
14、渠中余水(防止滋生杂草和蚊虫)。 (2)泄水闸:与节制闸联合修建,保护重要建筑物和险工渠段。6、量水建筑物(1) 运用闸、涵、渡槽等量水。在干支渠上量水一般运用这些渠系建筑物量水。(2)运用特设计量水设备量水。如三角堰、梯形堰、巴歇尔量水槽、喷嘴等。一般斗、农渠上可采用特设量水设备。 五、渠系的设计流量及渠系水运用系数的推算 为了各用水单位受益均衡,避免因水量过度集中而导致灌水组织和生产安排的困难,干支渠采用续灌,为了缩短各条渠道的输水时间,加大输水流量,减少输水损失水量,有助于农业耕作和灌水工作的配合,提高灌水工作效率,斗、农渠采用轮灌,且进行集中编组。斗渠分为四个轮灌组,农渠分为三个轮灌组
15、。根据渠道的布置型式,推算出支渠长度及灌溉面积。数据如下表:渠别一支二支三志四支合计长度(km)5.55.566.523.5灌溉面积(亩)173002790033100417001202301、推求典型支渠(三支渠)及其所属斗、农渠的设计流量。、计算农渠的设计流量。三支渠的田间净流量为:Q三只田净=A三支*qd=331*0.0043=1.4233 (m3/s) 斗渠分四组轮灌同时工作的斗渠有4条;农渠分3个轮灌组,同时工作的农渠有4条。所以,农渠的田间净流量为:Q农田净=Q支田净/(n*k)=1.4233/(4*4)=0.089 (m3/s)取田间水运用系数f=0.90,农渠的净流量为Q农净=
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