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农田水利学设计说明书
《农田水利学》课程设计
—-灌区灌溉系统规划设计
一、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
月份
4
5
6
7
蒸发量（mm）
97.5
118.0
143。
7
174.9
月份
8
9
10
11
蒸发量（mm）
196.5
144.7
101。
1
75。
6
表2设计年降水量统计
日
月份
4
5
6
7
8
9
10
1
7。
6
4。
6
2
12.7
17。
4
18.5
3
3.4
1。
9
8
4
92.0
5
5.3
1。
2
10。
8
6
4.8
7。
9
2.8
7
8。
6
28.5
8
2.5
9
19。
1
10
3。
6
11
2。
5
2.1
12
1。
9
6。
4
13
7.5
2.3
14
12.1
1。
9
1.9
15
10。
0
16
6.0
4。
8
3。
5
32。
8
17
25
18
1。
3
19
1.6
20
4。
3
12。
6
12
21
1。
8
18。
5
22
2.1
10。
6
49。
2
2.5
3。
6
23
1。
4
10。
7
4。
5
24
35.4
7。
4
25
6.2
26
2
27
1.1
28
1。
5
3。
7
29
30
7。
7
31
3。
6
月计
72.9
109
107.8
40。
5
25.0
38
104
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
作物
旱稻
中稻
双季晚稻
棉花
种植比例（%）
50
28
45
17
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
生育阶段
复苗
分蘖前
分蘖后
孕穗
抽穗
乳熟
黄熟
全生育期
起止日期（日/月）
25/4~4/5
5/5~14/5
15/5～1/6
2/6~16/6
17/6～30/6
1/7～11/7
12/7～20/7
25/4～20/7
天数
10
10
18
15
14
11
9
87
模比系数（％）
7
8
18
25
21
13
8
100
田间允许水层深（mm）
10-30—50
10-40—80
20—50—90
20-50—100
20—50-90
10—40—50
湿润
渗透强度（mm/d）
1。
3
1.3
1.3
1。
3
1。
3
1.3
1。
3
注:
全生育期需水系数a=1。
0。
表5棉花试验基本数据
生育阶段
幼苗期
现蕾期
开花结铃期
吐絮期
全生育期
起止日期（日/月）
21/4~16/6
17/6～28/7
29/7～26/8
27/8～6/11
21/4～6/11
模比系数（%）
18
30
24
28
100
地下水补给量占作物需水量的（%）
10
20
22
25
计划湿润层深（m）
0。
4~0。
5
0。
5～0.6
0。
6～0.7
0.7
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、设计内容
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
中稻
双季晚稻
灌水次序
灌水时间
（日/月）
灌水定额
（
/亩）
灌水次序
灌水时间
（日/月）
灌水定额
（
/亩）
1（泡田）
7/5
75
1（泡田）
21/7
70
2
26/5
25
2
27/7
15
3
4/6
25
3
1/8
25
4
10/6
30
4
7/8
25
5
20/6
30
5
12/8
25
6
2/7
30
6
23/8
30
7
8/7
30
7
27/8
30
8
14/7
30
8
31/8
30
9
22/7
30
9
6/9
30
10
29/7
25
10
12/9
30
11
10/8
20
11
19/9
30
12
30/9
20
灌溉定额350（
/亩）
灌溉定额360（
/亩）
附注：
早稻泡田日期为4月13日，定额为:
80m3/亩.
2。
3确定渠首枢纽的位置及形式。
在1/25000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纵横断面，干、支渠采用浆砌石衬砌梯形断面。
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。
三、设计成果
3.1设计说明书20～30页（手写，字体工整）。
要求说明设计的步骤、依据的理论、采用的公式或方法，必要时将计算成果列入表格（设计说明书中包括早稻及棉花的灌溉制度相关图表，修正前后的灌水率图）.
3。
2设计图纸包括灌溉系统规划布置图。
干渠纵、横断面图，以及支、斗、农渠横断面图（共2张，均为A3图幅、CAD绘图）.
马清河灌区灌溉系统规划设计
一作物灌溉制度和灌水率的制定
1.早稻灌溉制度的制定
1）泡田期灌溉制度泡田定额（已给定）：
80
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
根据基本资料及公式可计算出作物相应生长阶段的蒸发量，有效降雨量，蓄水量，继而可得出逐日耗水量，计算过程见表1。
水量平衡方程
式中
—时段初田面水层深度;
—时段初田面水层深度；
—时段内降雨量；
—时段内灌水量；
—时段内田间耗水量；
—时段内排水量。
式中各数值均已
计.
式中
-逐日需水量，
；
—稻田逐日渗漏强度，
。
式中
—各生育阶段作物需水量，
；
n—各生育阶段天数。
式中
—需水量模比系数；
—全生育阶段需水量，
。
式中
—全生育期水面蒸发量，
。
根据设计年蒸发量统计表以及生育期时间可算出。
表1逐日耗水量计算表
生育阶段
复苗
分蘖前
分蘖后
孕穗
抽穗
乳熟
黄熟
全生育期
起止日期（日/月）
25/4～4/5
5/5～14/5
15/5~1/6
2/6～16/6
17/6～30/6
1/7~11/7
12/7~20/7
25/4～20/7
天数
10
10
18
15
14
11
9
87
模比系数（%）
7
8
18
25
21
13
8
100
渗透强度（mm/d）
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1。
3
阶段需水量（mm0
27.6
31。
5
70。
9
98.5
82.7
51。
2
31.5
394
阶段渗漏量（mm）
13
13
23。
4
19.5
18.2
14.3
11.7
113.1
阶段田间耗水量（mm）
40。
6
44。
5
94。
3
118.0
100。
9
65.5
43。
2
507.1
翌日耗水量（mm）
4。
1
4.5
5.2
7。
9
7。
2
6.0
4.8
本灌溉制度计算表取设计初始淹灌水层深度为20
具体做法是:
当淹灌水层减去逐日耗水量,加上逐日降雨量后若小于最小田间允许最小水层深度则
设计灌水，当大于最大田间允许水层深度则设计排水，计算过程见表2.
表2早稻生育期灌溉制度计算表
日期
生育期
设计淹灌层
逐日耗水量
逐日降雨
淹灌水层变化
灌水量
排水量
月
日
4
24
20
25
复苗
10—30-50
4。
1
15.9
26
11。
8
27
27。
7
20
28
1。
5
25。
1
29
21
30
16。
9
5
1
12。
8
2
28.7
20
3
3。
4
28
4
92
50
65。
9
5
分蘖前
10-40-80
4。
5
1。
2
46。
7
6
7.9
50.1
7
28.5
74.1
8
69。
6
9
65.1
10
60。
6
11
2。
5
58。
6
12
6。
4
60。
5
13
56
14
51.5
15
分蘖后
20—50—90
5.2
46。
3
16
6
47。
1
17
25
66。
9
18
61。
7
19
56。
5
20
51。
3
21
46.1
22
10。
6
51.5
23
10。
7
57
24
51。
8
25
46。
6
26
41。
4
27
1.1
37。
3
28
3。
7
35.8
29
30.6
30
25。
4
31
20.2
6
1
45
30
2
孕穗
20-50—100
7。
9
17.4
54。
5
3
1.9
48。
5
4
40。
6
5
32.7
6
24.8
7
46.9
30
8
39
9
31。
1
10
23.2
11
45。
3
30
12
37。
4
13
29。
5
14
1。
9
23。
5
15
45.6
30
16
37.7
17
抽穗
20-50-90
7.2
30.5
18
23.3
19
46.1
30
20
38.9
21
31.7
22
49.2
73.7
23
66.5
24
35.4
90
4.7
25
82。
8
26
2
77.6
27
70.4
28
63.2
29
56
30
48。
8
7
1
乳熟
10—40-50
6
42。
8
2
36。
8
3
30。
8
4
24.8
5
18。
8
6
12.8
7
36。
8
30
8
30。
8
9
24.8
10
18。
8
11
12.8
12
黄熟
湿润
4.8
13
14
15
16
17
18
19
20
∑
464.9
308。
3
220
70.6
校核：
与7月11日灌溉水层相符，计算无误.
由表2可得到表3。
表3早稻生育期设计灌溉制度表
灌水次数
灌水日期
灌水定额
1
4.27
20
13.3
2
5.2
20
13。
3
3
6.1
30
20
4
6。
7
30
20
5
6.11
30
20
6
6。
15
30
20
7
6.17
30
20
8
7。
7
30
20
2.棉花灌溉制度的制定
1）根据水量平衡方程
式中
-时段初和时段末时的土壤计划湿润层内的储水量；
—由于计划湿润层增加而增加的水量；
-保存在土壤计划湿润层内有效雨量；
—时段末的地下水补给量;
—时段末灌溉水量；
—时段末的作物需水量.
全生育期的需水量—用以产量为参数的需水系数法
各生育阶段田间需水量
地下水补给量
由于计划湿润层增加而增加的水量
近似取
有效雨量保存在土壤计划湿润层内有效雨量
α的选取按下表计：
降雨量
〈5
5-50
>50
0
1.0—0.8
0.7—0。
8
湿润层最大,最小储水量
棉花播前的灌水定额
表4棉花有效雨量计算表
月份
生育阶段
旬
起止日期
降雨量（mm）
有效雨量（mm）
有效雨量（m3/亩）
4
幼苗期
下
4.21—4。
30
5。
3
4.8
3.2
5
上
5.1—5.10
133
99.8
66。
6
中
5。
11—5.20
39.9
35.9
23.9
下
5.21-5.31
21.3
19。
2
12.8
6
上
6.1—6.10
19.3
17。
4
11。
6
中
6.11—6.16
0
0
0。
0
现蕾期
下
6.17-6.30
84。
6
76.1
50.8
7
上
7.1-7.10
0
0
0。
0
中
7。
11—7.20
14.8
12。
7
8.5
下
7.21—7.28
14。
4
12。
7
8。
5
8
开花结蕾期
上
7.29-8.10
22。
1
19。
9
13.3
中
8。
11-8。
20
14。
2
12.8
8.5
下
8.21-8。
26
0
0
0.0
9
吐絮期
上
8.27—9。
10
8
7.2
4.8
中
9。
11-9。
20
0
0
0.0
下
9.21-9.30
22。
1
19。
9
13。
3
10
上
10。
1—10。
10
48。
3
43。
5
29。
0
中
10.11-10.20
44。
8
40.3
26.9
下
10.21—10。
31
6。
2
5.6
3。
7
11
上
11。
1—11。
6
0
0
0.0
表5棉花各生育阶段耗水量计算表
生育阶段
幼苗期
现蕾期
开花结铃期
吐絮期
全生育期
起止日期
4。
21—6.166.17—7.28
6。
17-7.28
7。
29-8。
26
8。
27-11.6
4.21—11。
6
模比系数（％）
18
30
24
28
100
地下水补给量占作物需水量的（％）
10
20
22
25
计划湿润层深（m）
0。
4-0.5
0。
5—0。
6
0.6—0.7
0。
7
天数（d）
57
42
29
72
200
作物田间需水量ET
57。
67
96.12
76.90
89。
71
320。
4
地下水补给量K
5.77
19.22
16。
92
22。
43
湿润层增加而增加的水量Wr
25。
61
25.61
25。
61
0.00
ET-Wr—K
26。
29
51.29
34。
37
67.28
日平均ET-Wr—K
0。
46
1.22
1.19
0。
93
表6棉花灌溉制度计算表
起止日期
生育阶段
天数（d）
Po
Wmax
Wmin
ET—Wr-K
W
灌水
排水
102
4.21—4.30
幼苗期
10
3.2
140.9
98.6
4。
6
100.6
5.1—5。
10
10
66。
6
140.9
98.6
4.6
140.9
21.7
5。
11—5.20
10
23.9
140.9
98。
6
4.6
140。
9
19.3
5.21-5。
31
11
12。
8
140。
9
98。
6
5.1
140.9
7。
7
6.1—6。
10
10
11.6
140.9
98。
6
4。
6
140.9
7
6。
11-6。
16
6
0
140。
9
98.6
2.8
138.2
6。
17—6。
30
现蕾期
14
50。
8
169
118。
3
17.1
169。
0
2。
9
7.1-7.10
10
0
169
118。
3
12。
2
156.8
7.11-7.20
10
8。
5
169
118。
3
12。
2
153.1
7.21-7.28
8
8。
5
169
118.3
9。
8
151。
8
7.29—8.10
开花结蕾期
13
13.3
197.2
138。
1
15.5
149。
7
8.11-8.20
10
8.5
197.2
138.1
11。
9
146。
3
8。
21-8.26
6
0
197.2
138.1
7.1
139.1
8。
27—9.10
吐絮期
15
4。
8
197.2
138.1
14。
0
160.0
30
9.11-9。
20
10
0
197.2
138。
1
9。
3
150.7
9。
21-9。
30
10
13.3
197.2
138。
1
9。
3
154.7
10.1—10。
10
10
29
197。
2
138.1
9.3
174.4
10。
11-10。
20
10
26。
9
197.2
138。
1
9。
3
192.0
10.21—10。
31
11
3.7
197.2
138。
1
10.2
185。
5
11。
1—11。
6
6
0
197。
2
138。
1
5。
6
179.9
∑
285.4
178。
9
30
58。
6
校核：
计算无误
3.灌水率计算
早、中稻泡田8-12d,双季晚稻泡田5—7d；各类水稻生育期内一次灌水的延续时间3—5d;棉花生育期内一次灌水延续时间5—10d。
表7灌水率计算表
作物
所占比例（%）
灌水次数
灌水定额（m3/亩）
灌水日期
延续时间
灌水率m3/（s·万亩）
早稻
50
1（泡田）
80
4月13日
10
0.46
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