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马清河灌区灌溉系统规划设计
文章来源:www.xzdhf88.com   发布者:88彩票大发网站   发布时间:2019-05-25 11:12:05   阅读:148

马清河灌区灌溉系统规划设计

1 基本资料

1.1 概况

灌区位于界荣山以南,马清河以北,总面积(20m 等高线以下的)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,马清河灌区地形图见附图 1。

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。

界荣山、龙尾山等属土质丘陵,表土属中粘壤土,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。

马清河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 1.2×108m3,总库容 2.3×108m3。马清河灌区拟引取水库水发电尾水进行灌溉。 A - A 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 1/150,河底宽 82m,河面宽 120m; A - A 断面下游河道水位 42.0m,距 A - A 断面 5km 范围内水面比降为 1/150。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 设计灌水率

由前期的分析计算得到该灌区的设计灌水率为:第一组(指设计小组,下同) q=0.9(m3/s)/万亩;第二组 q=1.05(m3/s)/万亩;第三组 q=1.15(m3/s)/万亩;第四组q=1.25(m3/s)/万亩;耕地率为 80%。


2 设计任务

2.1 设计内容

(1) 论证灌区开发的必要性和可行性。

(2) 确定渠首工程位置及形式,布置排灌渠系及主要渠系建筑物。

(3) 推算支渠分水口水位及干渠水位,计算各支渠及干渠流量。

(5)设计典型农渠、典型斗渠横断面、各支渠横断面、干渠纵横断面。

2.2 提交成果

(1) 设计说明书 15~25 页。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。

(2) 设计图纸两张,分别为灌溉系统规划布置图、干渠纵横断面图、支渠横断面图。

3 设计步骤

1. 基本情况及灌区开发缘由

(1) 基本情况。根据提供的基本资料,简要介绍灌区的的基本情况。

(2) 灌区开发的必要性和可行性。根据农业生产发展要求、水源及地形等条件,说明  灌区开发的必要性和可行性。

2. 灌排渠系及渠系建筑物规划布置

(1) 水源与取水口选择。以马清河为灌溉水源,取水口宜取在凹岸中点偏下游处(应  说明缘由)。

(2) 各级渠道和排水沟布置。根据地形条件及现有水系,布置干、支渠和干、支沟。  斗渠与斗沟布置形式宜采用灌排相邻布置,间距建议为 400-800m。农渠与农沟布置形式也采用灌排相邻布置,间距建议为 100-200m。

(3) 渠系建筑物布置。渠系建筑物包括进水闸、分水闸、节制闸、渡槽、泄水闸、退  水闸等。

3. 水位推算

(1) 初拟各级渠道比降。一般干渠比降为 1/10000 左右,支渠比降为 1/5000 左右,斗渠比降为 1/2000 左右,农渠比降为 1/1000 左右。

(2) 选择地面控制点。地面控制点即灌溉区域内最难控制的点,可通过比较渠道比降和地面比降来确定控制点在渠道首部,还是在渠道末端。一般通过以下步骤确定控制点位置:

若干渠比降≥干渠沿线地面比降,则控制点位于灌区尾部,反之位于灌区首部;若支渠  比降≥支渠沿线地面比降,则控制点位于支渠尾部,反之位于支渠首部;若斗渠比降≥斗渠沿线地面比降,则控制点位于斗渠尾部,反之位于斗渠首部;若农渠比降≥农渠沿线地面比


降,则控制点位于农渠尾部,反之位于农渠首部,最终确定控制点位置。

(3) 推算支渠渠首设计水位。根据控制点高程和分水口水位推算公式,推算支渠渠首  设计水位(包括所有支渠)。

(4) 推算干渠水位。必须逐段推算干渠水位,计算出各特征点处水位,不然无法绘出  干渠纵断面图。

(5) 确定引水方式。根据渠首设计水位和设计年取水口水位,确定取水方式是无坝取  水还是有坝取水。

4. 计算渠道设计流量

(1) 确定工作制度。干支渠续灌,斗、农渠轮灌(一般各分两组);

(2) 计算典型支渠设计流量。先分别计算出支渠田间净流量、农渠田净流量和农渠净  流量,然后逐级推算农渠、斗渠、支渠的设计流量,并计算出支渠的灌溉水利用系数。

(3) 计算干渠设计流量。逐段计算干渠设计流量,最后计算灌区灌溉水利用系数。

5. 渠道横断面设计

(1) 干渠各断面设计。设计过水断面采用实用经济断面,计算方法如下

1)拟定偏离系a=1.01~1.04;

5  

2)计算g=a2   -   a(a4  -1)


3) 计算宽深比b= a (2

g2

- m) - m


4) h =

3 / 8


5) b = bh

6) 校核不冲不淤。

计算最小水深和加大水深建议采用迭代法,下面以最小水深为例说明计算方法:


1) 计算 A = (

nQ最小

) 0.6 , B = 2


2) 初拟 h最小 ,代入下式


h'最小

=  A(b + Bh最小 )0.4 b + mh最小


若 h'最小 » h最小 则计算终止,否则令 h最小 = h'最小 继续迭代,一般需 2~3 次即可。

(2) 支渠断面设计。采用经济实用断面,计算方法同上。

(3) 斗渠断面设计。设计典型斗渠横断面,建议采用水力最优断面。

(4) 农渠断面设计。设计典型农渠横断面,建议采用 U 型断面。

横断面设计包括渠道深度(水深)、底宽、边坡、比降、堤顶宽度、安全超高、衬砌厚  度(如果衬砌)等等。


6. 干、支渠水位衔接校核

上、下级渠道水位衔接有两种方式。一种是上、下级渠道通过设计流量,以此来确定下  级渠道的渠底高程,在这种情况下,当上级渠道通过最小流量时,下级渠道取水就得不到保   证,这时需在上级渠修建节制闸抬高水位,才能保证下级渠引到最小流量。另一种是上、下   级渠道通过最小流量,以此来确定下级渠道的渠底高程,在这种情况下,当上级渠道通过设   计流量时,上级渠道水位过高,需要通过分水闸来控制流量,以免进入下级渠的流量超出设   计流量,这种方式实际降低了下级渠的设计水位,因此可能会影响到下级渠道控制面积。

本灌区支渠沿线地形坡度较大,降低支渠设计水位不会明显影响控制面积,但能节省干   渠节制闸的工程投资,因此建议选择第二种衔接方式。采用这种衔接方式时,需分别确定支   渠闸后最小水位、渠底高程和设计水位。(注意:干、支渠渠底高程分别用各自的设计水位   减去各自的设计水深得到,即必须预先推得各条支渠的设计水位)

7. 绘制干渠纵横断面图

在 A2 坐标纸(35cm×50cm)上绘制干渠纵断面图和各段横断面图。要求设计图比例适宜,布置合理,表达准确、完整。

绘制干渠纵断面图时,为绘图方便,建筑物处的水头损失可集中于中心位置。另外,应   处理好上、下段断面的衔接问题,干渠自首至尾各段设计流量逐渐减小,下游段横断面小于   上游段横断面,为维持下游段设计水位,需抬高下游段渠底高程,由此会出现倒台阶。倒台   阶会破坏均匀流条件,且容易造成上游段渠底淤积,因此需控制倒台阶的高度,一般倒台阶   高度不应大于 0.15~0.2m。若倒台阶高度大于这一数值,应修改设计方案。

注意:每一部分作为一个章节,即设计任务书共 7 章。


图 1 马清河灌区地形图


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