学位论文龙坝灌区设计.docx
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学位论文龙坝灌区设计
南昌工程学院
毕业设计
水利与生态工程学院农业水利工程专业
毕业设计题目龙坝灌区设计
班级10级农业水利工程
学号2010101915
1设计条件
1.1灌区简况
项目区分布在武隆县龙坝乡境内，地处东经29°21′至29°25′，北纬107°54′至117°57′之间，项目涉及到五星、向光、后槽等6个村，辖32个农业社，1367户，5133人，人均收入738.19元，土地面积853.91公顷，交通方便。
其四至范围分别为：
东接龙坝的五一和黄昔乡的锣鹰村；南和龙坝乡的支丰村相连；西与火炉镇的南泥、向前二村接壤；北连龙坝新田和火炉鲁家村。
1.2灌区自然条件
1.2.1地形、地势
项目区属低山丘陵区，以低山、河谷地貌为主，海拔高程在640米至1010米之间，相对高差370米左右。
区内为向斜发育而成的细长台地，逆向平行岭谷地貌。
山丘较多，地下水丰富，但水源地较低，无法直接自流灌溉。
1.2.2气候
（1）气温
项目区属亚热带湿润季风气候区，其特点是气候温和，降雨充沛、四季分明、光照不足、霜雪少、春暖夏热多伏旱，秋凉多绵雨，冬冷无酷寒，立体气候较为明显。
区内多年平均气温18.5℃，极端最高气温41.7℃，极端最低气温-1℃。
年均积温6351度，年均日照小时数1121小时，年均太阳幅射热73千卡/平方厘米，无霜期296天，多年平均降雨量为1094.4毫米，最大降雨量为1470毫米。
相对湿度为78%。
可见，项目区农作物生长季节较长，积温较高，雨量较为充沛，能满足粮食一年两熟的要求，但有的年份会出现伏旱灾害。
项目区气候比较适宜于水稻、小麦、玉米、油菜等农作物的生长要求。
（2）降水量
根据1959~1980年系列降水量资料，按经验频率公式
计算，保证率为75%的年份为1974年。
因此，确定1974年为典型年。
设计典型年（1974年）月降水量分配见表1.1
表1.1
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
降水量（mm）
10.1
10.9
60.7
83.2
187.9
102.9
95.2
288.3
100.1
100.5
20.8
9.6
1070.9
比例（%）
0.9
1.0
5.7
7.8
17.6
9.6
8.9
26.9
9.4
9.4
1.9
0.9
100
资料来源：
《四川省涪陵地区水资源调查与水利区划（附表）》，涪陵地区水利电力局编制，1993年4月，附表3-2。
（3）蒸发量
武隆县多年平均蒸发量资料如表1.2所示：
表1.2
月份
1
2
3
4
5
6
全年
拆算
系数
年蒸发量（mm）
蒸发量（mm）
42.1
38.0
63.4
98.7
125.0
123.4
月份
7
8
9
10
11
12
蒸发量（mm）
90.8
160.5
125.0
69.0
47.7
37.2
1120.8
0.8
896.6
资料来源：
《四川省涪陵地区水资源调查与水利区划（附表）》，涪陵地区水利电力局编制，1993年4月，附表4。
蒸发资料的折算，为折算成60cm蒸发皿的蒸发量。
1.2.3水文、地质
彭水县属武隆山尾部和大娄山褶皱地带，整个构造受老厂坪、郁山，筲箕滩三个背斜和普子、桑柘坪、濯河坝～大集场三个大向斜所控制。
地质和构造为新华夏系次级沉降带，属新华夏系构造体系。
起主导地位的显著构造是北东向褶皱及其伴生的断裂。
项目区内地层以前震旦系变质岩为基底（未出露）。
从震旦系到侏罗系，接受了巨厚层的沉积。
出露地层为元古界震旦系灰岩。
项目洞区地质构造强烈、岩溶发育，地下径流条件好，碳酸岩裂隙溶水水量丰富，易于开发利用。
1.2.4水文
项目区无过境径流，无外来客水量可供利用，但项目区地下水丰富，且出露量较大。
项目区为四周高，中间低的盆地地形，碳酸岩裂隙溶洞水出露形成梦冲坑塘、象口子、干洞三个较大的天然水源（枯水期流量分别为0.4m3/s、0.2m3/s、0.1m3/s）和很多小的山泉水源。
这三个大的水源、众多的小水源的汇流，以及地下基流的岸坡侧渗形成了贯穿项目区南北的一条小河流，河流下游流量为1.3m3/s左右。
1.2.5土壤
项目区内土壤为暗紫壤土，土壤质地为粘重，渗水性不强，另有少量的黄壤土。
土壤适宜多种农作物生长。
项目区土壤普查简表
土壤名称
深度（cm）
颜色
质地
容重（g/cm3）
孔隙度（%）
暗紫泥田
0～23
暗紫
轻粘土
1.35
49.40
23～70
暗紫
轻粘土
1.37
48.74
注：
资料由武隆县农业局提供，土壤取样地点位于项目区的车坝村。
1.2.6作物生育期
根据武隆县农业局提供的资料，项目区中稻和小麦的生育期如下：
项目区典型作物的生育期
中 稻
小 麦
生育阶段
时段
生育阶段
时段
返青
5.26～6.4
幼苗期
10.20～11.25
分孽前期
6.5～6.22
越冬期
11.26～2.21
分孽后期
6.23～7.9
返青期
2.21～3.19
拔节孕穗
7.10～8.14
拔节期
3.20～4.15
抽穗开花
8.15～8.21
抽穗成熟期
4.16～5.15
乳熟
8.22～9.2
黄熟
9.2～9.10
1.3灌区的基础设施
1.3.1水利设施状况
项目区主要有梦冲塘、象口子等多处水源，由于水源较低，只能满足项目区部分的人畜饮水和灌溉。
项目区无水利拦蓄工程，6条灌排两用渠道，主要作用是排除山洪，旱季时基本不能实施灌溉。
1条灌溉渠道依靠引取梦冲塘出露地下水自流灌溉，控制面积很小（约300亩）。
项目区丰富的降水不能得到充分的利用。
1.3.2电力设施状况
2000年7月到2001年6月，在西部大开发的政策下，龙坝乡先后进行了农网改造，项目区有十千伏高压线通过，电源充足，电压稳定，电力设施较为齐全，这为项目施工和项目建设后区内水泵、电动机等设备的运行提供了便利的电力条件。
1.3.3交通设施状况
武隆—桐梓的县级沿龙坝乡西北而至，区内90%的村社已通公路，交通方便，但区内道路基本为土质路面，路况较差。
2灌区规划
2.1灌区标准及原则
按照《土地开发整理标准》规定，结合项目区的实际情况，本次规划设计灌溉标准采用P＝75%的保证率。
本项目采用自流灌溉与提水灌溉相结合，明渠输水的灌溉方式，拟在水源地和河道上修建3个一级泵站，在地势较高的灌溉区域，修建1个二级泵站。
支斗渠道多沿山脚布置，农渠的比降较大，渠系建筑物较多，为防止渠道塌陷损毁，同时减少渠系占地，提高土地利用率和渠系水利用系数，渠道采用硬质化矩形断面。
农沟采用梯形断面，浆砌石挡土墙。
沟渠根据地形情况，采取沟渠相间或相邻的布局方式。
项目区原有排水斗沟（小河道）或灌排两用渠由于建设标准不高，加之年久失修，已遭严重的损坏。
目前该地区除涝标准较低，大体相当于3年一遇。
为了保证项目区不受沥涝威胁，支沟需要进行清淤疏浚，使其排涝排滞标准达到“十年一遇”。
项目区内土壤为夹沙黄泥土，土壤质地为粘重，渗水性不强；地下水埋深浅，在1.5-2.0米左右。
为了达到排涝的要求，本次规划设计排涝采用“十年一遇”的一日暴雨，三日排至作物耐淹水深的标准。
2.2工程布局
2.2.1灌溉工程布局
本项目灌溉水源主要以项目区中部的小河流和两个山泉水源地，采用泵站提水灌溉。
输水方式采用明渠输水。
项目区灌溉系统共设有一级泵站5个，二级泵站1个。
渠道输水系统分支、斗、农三级，共有干渠1条，支渠9条，农渠53条，控制灌溉面积8317亩。
项目区属山间盆地地形，东西两片山丘众多同，地形复杂，渠线布置比较困难，渠道过水建筑物较多。
为保证渠道水位和农渠水流能够平稳进入田间毛渠，分别设置压力管式陡坡和渡槽。
在渠道与道路相交的地方设置桥涵，由于渠道横断面较小，为节省投资，直接在渠道上设置钢筋混凝土桥面板以利通行。
项目区灌溉系统工程布局详见下表：
项目区灌溉系统工程布区一览表
渠道
名称
长度（米）
渡槽（座）
桥涵
（座）
节制闸
（座）
所控制渠道
渠道名称
总长（米）
渡槽（座）
陡坡
（座）
桥（座）
分水闸（座）
一干渠
863
1
1
农渠2条
1770
一支渠
1096
农渠6条
3892
二支渠
1899
农渠10条
4034
三支渠
1936
农渠4条
1775
四支渠
1059
1
农渠4条
1669
五支渠
940
农渠6条
1721
六支渠
1102
农渠6条
3411
七支渠
1961
农渠5条
1944
八支渠
1662
农渠8条
3483
九支渠
267
1
农渠1条
625
合 计
12703
农渠53条
23699
项目区丘陵山地面积大,地面高差达300多米,该区年降雨量较大，但春旱严重，而当地旱地种植的小麦在春季分蘖拔节期正是需水量大的季节，如果没有灌溉水补充，将无法满足生物生长需要。
如果修建提水灌溉工程,设计扬程高达160－250米，运行成本又太大，故不能考虑修建提水设施。
所以在这些地方建坡式梯田，采取蓄水灌溉的措施。
根据地面坡度不同，隔10－40米修田埂，田埂上侧为截水沟和排水沟合二为一，可截留坡地径流，同时在径流量大时又可及时排水。
田埂下侧建蓄水沟，拦蓄地表水，以供坡地旱作物灌溉之用。
项目区拟修建坡式梯田的面积为2140亩。
2.2.2排涝工程布局
项目区排水沟分为农、斗二级。
龙凤村、明星村以及九支渠、十支渠控制范围内排涝采用明沟自流排涝，斗沟利用两条小河道，小河道流入项目区的上级河道。
项目区中部（二、三、四、五支渠的控制范围内）利用原有的一条排水沟和小河道为斗沟，将水排至中部小河道下游，在小河道下游荒地修一承泄区，将涝水抽排至这一承泄区，利用山体小溶洞将水排入郁江。
项目区农沟沿地形低处布置，与上级斗沟垂直，并保证其能顺利流入上一级沟道。
在排水沟与道路交叉处布设桥涵，分农沟过（生产路、田间道）路涵、斗沟过（生产路、田间道）桥涵四种类型。
在地形变化较大的地方，设置跌水，以保证水流的平顺。
项目区排水系统工程布局详见下表：
项目区排水系统工程布区一览表
名 称
条数
长度（米）
一干渠范围内农沟
2
450
一支渠范围内农沟
6
2745
二支渠范围内农沟
9
2681
三支渠范围内农沟
4
1367
五支渠范围内农沟
3
932
六支渠范围内农沟
4
1638
七支渠范围内农沟
4
1201
八支渠范围内农沟
5
1489
一支沟
592
二支沟
625
合 计
37
13720
沟渠的布置形式采取沟渠相间、沟渠相邻两种布局方式。
地形较平缓的采取沟渠相间的布局方式；地形变化较大的则采取沟渠相邻的布局方式。
水平梯田区采取沟渠相间的布局方式。
3.灌区灌溉制度的制定
3.1来水量的计算
项目区地下水资源丰富，山泉众多，当地人畜饮水普遍采有引取山泉水。
区内有梦冲塘、象口子和干洞三股较大的山泉，流量较大，水质良好，拟作为灌溉水源。
据当地群众和水利部门提供的资料，以及现场踏勘结果，确定梦冲塘在枯水季节的最小流量为0.4m3/s,象口子在枯水季节的最小流量为0.2m3/s，干洞在枯水季节的最小流量为0.1m3/s。
水源年可供水量＝流量×全年时间
＝0.4×31536000+0.2×31536000+0.1×31536000＝2207.52万立米
3.2灌溉保证率的选择
水量平衡是一个相对的概念，是指在一定的保证率下的水量供需平衡。
因此，在进行水资源平衡分析之前，首先确定灌溉设计保证率。
项目区虽然雨量充沛（多年平均降雨量为1167mm），地下水丰富，但水源水位普遍偏低，开发利用困难，且抽水灌溉涉及经济成本原因，所以灌溉保证率不宜太高，依据《土地开发整理标准》，确定灌溉设计保证率为75%。
3.3作物灌溉制度的制定
3.3.1中稻灌溉制度的制定
（1）水稻泡田定额的确定
根据当地群众的耕作经验，划定中稻的泡田时间为5月10日~5月24日，历时15天。
M1=0.667（h0+S1+e1t1-P1）
式中 M1－水稻的泡田定额，m3/亩
h0－插秧时田面所所需的水层深度，mm，取30mm；
S1－泡田期的渗漏量，1.4*15=21mm；
e1－泡田期内水田的田面平均蒸发量，mm/d；
t1－泡田期的日数,d；
P1－泡田期的降雨量，mm。
根据彭水县国土局提供的资料，项目区土壤为暗紫壤土，土壤质地为粘重，渗水性不强，另有少量的黄壤土。
土壤适宜多种农作物生长。
取其渗漏强度为1.4mm/d。
项目区紧邻武隆县，两地气象条件基本相同，本项目设计所用所用资料采用武隆县的气象资料。
根据武隆县气象局1950年-1980年的实测降水资料，75%设计频率年为1974年，由1974年的逐日降雨资料，可得泡田期的有效降水量为38mm。
泡田期的田面平均了蒸发量由下表选取：
表2-多年平均蒸发量统计表
月份
1
2
3
4
5
6
全年
拆算系数
年蒸发量（mm）
蒸发量（mm）
42.1
38.0
63.4
98.7
125.0
123.4
月份
7
8
9
10
11
12
蒸发量（mm）
90.8
160.5
125.0
69.0
47.7
37.2
1120.8
0.8
896.6
蒸发资料采用折算后（60cm蒸发皿）的数值计算。
计算得中稻的泡田定额为M1＝41m3/亩。
（2）中稻生育期灌溉制度的确定
利用水量平衡方程确定中稻的灌溉制度。
h1＋P＋m－WC－d＝h2
式中 h1－时段初田面水层深度，mm；
h2－时段末田面水层深度，mm；
P－时段内降雨量，mm；
d－时段内的排水量，mm；
m－时段内的灌水量，mm；
WC－时段内的田间耗水量，mm。
时段内的降雨量根据武隆县气象局提供的1974年逐日降雨资料计算。
中稻田间耗水强度计算表
时 段
5.26～5.31
6.1～6.30
7.1～7.31
8.1～8.31
9.1～9.10
合计
天数（d）
5
30
31
31
10
107
参考作物需水量（mm）
2.23
2.43
3.62
3.65
1.8
作物系数Kc
1.1
1.3
1.4
1.4
1.3
中稻的需水量（mm）
12.27
94.77
157.11
158.41
23.4
445.95
75%年中稻需水量（mm）
13.25
102.35
169.68
171.08
25.27
481.63
渗漏强度（mm/d）
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
渗漏量（mm）
7
42
43.4
43.4
14
149.8
中稻耗水量（mm）
20.25
144.35
213.08
214.48
39.27
631.43
中稻耗水强度（mm/d）
4.0
4.8
6.9
6.9
3.9
在水稻生长的任何一个时段内，农田水分的变化决定于该时段内的来和耗水之间的消长，它们之间的关系，可以用水量平衡方程表示。
如果时段初的农田水分处于适宜水层的上限（hmax），经过一个时段的消耗，田面水层降到适宜水层的下限（hmin），这时没有降雨，则进行灌溉，灌水定额为：
m＝hmax-hmin
当中稻生育期内某次降雨量超过水稻的耐淹深度时，就要排水。
中稻各生育阶段淹灌水层深度
生育阶段
时段
淹水层深度（mm）
返青
5.26～6.4
10～30～50
分孽前期
6.5～6.22
20～50～70
分孽后期
6.23～7.9
30～60～90
拔节孕穗
7.10～8.14
30～60～120
抽穗开花
8.15～8.21
10～30～100
乳熟
8.22～9.2
10～20～60
黄熟
9.2～9.10
落干
运用水量平衡方程，根据逐日降雨资料、中稻各时段日耗水强度、设计淹水层进行逐日计算，计算过程见下表：
中稻生育期灌溉制度计算表 单位：
mm
日期
生育期
设 计
逐 日
逐 日
淹水层
灌水量
排水量
（月.日）
淹水层
耗水量
降雨
变 化
5.25
30
5.26
返青期
10-30-50
4.0
26
5.27
42.8
50
14.8
5.28
46
5.29
42
5.30
38
5.31
34
6.1
4.8
29.2
6.2
24.4
6.3
39.6
20
6.4
34.8
6.5
分蘖前期
20-50-70
30
6.6
59
70
14.2
6.7
65.2
6.8
60.4
6.9
55.6
6.10
1
51.8
6.11
47
6.12
42.2
6.13
37.4
6.14
32.6
6.15
27.8
6.16
23
5
6.17
23.2
6.18
19.3
37.7
6.19
45.9
70
8.8
6.20
65.2
6.21
60.4
6.22
5.3
60.9
6.23
分蘖末期
30-60-90
6.9
63
6.24
2.9
61.1
6.25
56.3
6.26
51.5
6.27
1.4
48.1
6.28
43.3
6.29
38.5
6.30
1.6
35.3
7.1
6.9
58.4
30
7.2
51.5
7.3
44.6
7.4
37.7
7.5
6.6
37.4
7.6
30.5
7.7
13.1
36.7
7.8
58.1
87.9
7.9
1.5
82.5
7.10
拔节抽穗期
30-60-120
75.6
7.11
68.7
7.12
2.1
63.9
7.13
57
7.14
50.1
7.15
4.5
47.7
7.16
40.8
7.17
33.9
7.18
7
34
7.19
57.1
30
7.20
50.2
7.21
7
50.3
7.22
43.4
7.23
36.5
7.24
59.6
30
7.25
52.7
7.26
45.8
7.27
38.9
7.28
32
7.29
55.1
30
7.30
48.2
7.31
41.3
8.1
6.9
7.4
41.8
8.2
10.4
45.3
8.3
4.1
42.5
8.4
24.9
60.5
8.5
24.2
77.8
8.6
31
101.9
8.7
95
8.8
88.1
8.9
35.5
116.7
8.10
98.7
120
88.5
8.11
10.5
120
3.6
8.12
113.1
8.13
106.2
8.14
99.3
8.15
抽穗开花期
10-30-100
92.4
8.16
85.5
8.17
31.8
100
10.4
8.18
9.1
100
2.2
8.19
1.3
94.4
8.20
87.5
8.21
80.6
8.22
乳熟期
10-20-60
60
13.7
8.23
4.9
58
8.24
4.7
55.8
8.25
48.9
8.26
42
8.27
35.1
8.28
28.2
8.29
16.2
37.5
8.30
30.6
8.31
23.7
9.1
3.9
19.8
9.2
15.9
9.3
黄熟期
落干
12
9.4
8.1
9.5
4.2
9.6
0.3
9.7
9.8
9.9
9.10
根据计算得出中稻生育期内的各次灌水定额和灌水时间，作为中稻的灌溉制度。
中稻生育期灌溉制度表
灌水次数
灌水日期（月/日）
灌水定额（m3/亩）
灌水次数
灌水日期（月/日）
灌水定额（m3/亩）
1
6.3
13
4
7.19
20
2
6.16
3
5
7.24
20
3
7.1
20
6
7.29
20
确定中稻生育期的灌溉定额M2=96m3/亩。
（3）中稻灌溉定额的确定
中稻的灌溉定额 M=M1+M2=41+96=137m3/亩。
3.3.2冬小麦灌溉制度的确定
（1）冬小麦播前灌水定额的确定
根据经验，划定中稻的泡田时间为10月1日~10月15日，历时15天。
冬小麦播前灌水定额的确定用下式计算：
式中：
—设计播前灌水定额，m3/亩；
H—计划湿润层深度，取0.8m；
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