灌区农场灌溉渠系规划布置设计主要步骤12.docx

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灌区农场灌溉渠系规划布置设计主要步骤12

《灌溉排水工程学》课程设计指导书

范文波编写

2013年12月

某灌区农场灌溉渠系规划布置设计主要步骤

第一部分总体设计思路

第一步：

供水量计算，以水定地。

确定规划面积。

第二步：

灌区主要作物灌水率。

确定种植类型与比例，而后做出灌水率图，修订灌水率图，旱地作物一般q=0.25—0.5m3/（万亩s.），水稻一般q=0.4—0.6m3/（万亩s.）。

第三步：

典型支取与干渠取水口流量推算。

第四步：

典型干、支、斗、农渠横断面计算

第五步：

典型干、支、斗、农渠纵断面水位衔接。

第六步：

典型干、支、斗、农渠纵横断面绘图

第七步：

田间工程规划布置绘图。

第二部分主要步骤

一、供水量计算

（一）需水量计算

1、种植面积

说明拟订的种植结构，确定数量的依据。

总面积约3-10万亩。

以下为举例说明！

！

农场种植农作物面积及需水量计算表

月份

春小麦

春玉米

油料

棉花

甜菜

瓜菜

苜蓿

其他

园林

防护林

10（必须）

需水量

种植比例（%）

20

15

7

15

8

5

10

5

5

85

面积（104亩）

4

5

6

7

8

9

10

补充：

1、净灌溉面积：

灌水面积、净面积，需要灌溉得可以种植作物的面积。

净灌溉面积＝土地有效利用系数（0.9－0.95）×灌溉面积

2、灌溉面积：

毛灌溉面积、毛面积，包括净灌溉面积与渠道、排水沟、道路、林带等在内的面积。

3、非灌溉面积：

村庄、水塘和坟地等其他不进行灌溉的面积。

4、总灌溉面积：

灌溉面积＋非灌溉面积

2、供需水量平衡验算

农场供需水量平衡计算

月份

4

5

6

7

8

9

10

供水量（104m3）

需水量（104m3）

平衡计算

3、灌水模数与灌水率图修订

可以在农田规划完成之后，计算出净面积，再计算灌水率。

此时的数值比较精确。

（二）根据情况计算水量平衡

某灌区农场分水量计算表

月份

河道月平均流量（m3/s）

河道月平均水量（104m3）

引水率%

引水量（104m3）

分配给农场水量（104m3）

4

--

--

--

5

--

--

--

6

--

--

--

7

--

--

--

8

--

--

--

9

--

--

--

10

--

--

--

二、灌区工程规划布置

灌区规划布置包括：

灌排渠沟系统规划布置、田间工程、渠沟系统建筑物。

（一）灌排渠沟系统规划布置

见教材P117第三章第五节。

1、各级渠道和排水沟布置内容

1）干渠与干沟

2）支渠与支沟

3）斗渠与斗沟

布置形式：

灌排相邻或相间布置

间距：

400-800m或根据当地资料确定

4）农渠与农沟

布置形式：

灌排相邻或相间布置

间距：

100-200m或根据当地资料确定。

农沟间距可以通过计算得出。

：

见教材第七章

2、渠沟系统规划：

见教材第三章第三节。

天津、河北地区排水沟规格

沟名

间距（m）

沟深（m）

底宽（m）

农沟

200-400

2-3

1-2

毛沟

30-50

1-1.5

0.5

注：

引自《农田水利学》武汉水利电力学院编，水利出版社，1980，P80

一般排水系统规格标准

沟名

间距（m）

一般

通航养殖

边坡系数

比降

沟深（m）

底宽（m）

水深（m）

底宽（m）

干沟

3.8

3.0－6.0

1－2.0

5－15

2.5

1/6000－1/12000

支沟

1500

3.0

1.5

0.8－1

2－4

2.0

1/4000－1/10000

斗沟

500

2.0

1.0

0.5－0.8

1－2

2.0

1/2000－1/5000

农沟

50

1.0

0.5

1.5

《农田水利》北京郊区永乐店地区资料P164-182，

注：

沟道边坡系数与沟深、土壤关系见《灌溉排水工程设计规范》P50；《农田水利》李永善、陈珍平，水利电力出版社，1995.7，P164-0P182。

不同土壤不同沟间距见教材P196-197，不同土壤边坡系数见教材P233。

一般灌水系统规格标准

渠道

间距（m）

渠深（m）

边坡系数

底宽（m）

比降

岸顶宽（m）

长（m）

干渠

1/2000-1/5000

＞2m

支渠

1/1000-1/2000

＞2m

斗渠

1/500－1/700

＞1m

长2km为宜，不要超过5km

农渠

200-400

1/300－1/500

＞1m

500-1000m，

待设计

待设计

规范P41

待设计

“五好”建设

教材P13，规范P42

注：

参阅《新疆生产建设兵团水利五十年》，新疆人民出版社，2003.4，P253“五好”建设。

渠道边坡系数与沟深、土壤关系见《灌溉排水工程设计规范》P40。

陕西关中黄土区渠底不淤比降

流量（m3/s）

0.5

1.0

2.0

3.0

5.0

比降

1/500－1/1000

1/1500

1/2000

1/2500

1/3000

注：

引自《农田水利学》武汉水利电力学院编，水利出版社，1980，P117

渠（沟）道绘图要求

渠（沟）道

线条宽（根据情况自己确定）

设计预留尺寸

岸顶宽

渠

沟

渠

沟

干渠（沟）

3--4mm，或间隔2-3mm两条0.5mm粗实线或实线

8－12m

12－16

＞2m

＞2m

支渠（沟）

1.2－2.0mm粗实线（1条）

6－8m

8－12m

＞2m

＞2m

斗渠（沟）

0.6－1.0mm粗实线（1条）

4－6m

6－8m

＞1m

＞2m

农渠（沟）

0.2－0.5mm粗实线（1条）

2－4m

4－6m

＞1m

＞1m

自己推算

P42

P51

注：

万亩以上灌区的干支岸顶宽大于2m，斗农岸顶宽大于1m；1－3级排水沟岸顶宽大于2m，见《灌溉排水工程设计规范》P42、P51。

渠道边坡系数与沟深、土壤关系见《灌溉排水工程设计规范》P40。

相邻线条间距1mm。

（二）田间工程

参阅：

沟—路—林设计；见教材第三章第四节。

1、道路规划

道路的标准，应根据不同的道路等级和交通工具确定

道路规格

道路级别

联系范围

渠（沟）级别

行车

路面宽（m）

路基高（m）

路基边坡系数

设计预留尺寸

干道

县乡、乡乡之间

干、支渠（沟）

双车

8－10

0.7－1.0

1:

1.5-1.75

10－12m

支道

乡村之间

支渠（沟）

单车加错车道

5－7

0.5－0.7

6－8m

村道

村村之间

斗、农渠（沟）

单车道

3－5

0.3－0.5

4－6m

生产路

村田之间，田间

农渠（沟）

小拖拉机

2－3

0.3

2－4m

备注

不种树取下限数值，居民点附近要适当加宽

不到上述高度，路边要挖排水沟

备注：

或见教材《灌溉排水工程学》汪志农，中国农业出版社，2000.5，P116和《农田基本建设规划》（水利电力部建设司，水利电力出版社，1978.8）P380。

设计预留尺寸根据现在车辆尺寸预留。

《公路路基设计规范JTG-D302004》填方1:

1.5-1.75，挖方1:

1.25-1.5。

2、林带建设：

防护林带用模板最小圆圈表示。

间距1-2cm。

林带建设参阅：

《灌溉管理手册》水利部农村水利司，水利电力出版社1994.6，P328第十章灌区绿化。

灌区绿化规划

1）林带方向。

主林带一般要求垂直于当地的主要害风方向，副林带则垂直于主林带。

主林带一般布置在农沟不连接农田一侧的堤坎和边坡上，另一侧不植乔木，仅种“三条（即柳、腊条、紫穗槐）护坡，以减少胁地面积。

如受条件限制，林带不能与主风向垂时，允许有一定的偏角。

农渠东西向林带在渠南侧，农渠南北向林带在渠两侧。

2）林带间距。

一般按林带的有效防风范围和渠系布置来确定。

林带的有效防风范围为树高的20～25倍，如以乔木树高10m计，则林带的间距200～250m，农沟间距100～200m，基本上在有效防风范围内。

3）林带结构

①紧密结构林带：

是一种多行的宽林带，结构紧密，透风性差，对农作物生长不利不宜采用。

②稀疏结构林带：

通常由较少行数的乔木、灌木组成，占地少，防风效果好。

据测定由三排大叶杨一排紫穗槐，株行距1．5～2.2m，平均树高7.5m的稀疏结构林带，有效防风范围为树高的15～20倍，可降低风速16～48％。

③透风结构林带：

由乔木组成，不搭配灌木，树冠部分适度透风，树干部分大量透风，在林带后一倍树，风速增大，易引起折树和近林带风蚀。

④林带宽度：

根据风害大小、林带结构及土地利用情况确，一般采用窄林带的防风效果较好。

并可少占耕地，可利用沟河堤坎和渠堤坡角、路肩等空隙地栽植，如江苏农田防护林网的主林带采用乔灌混合的窄林带，宽3～6m，栽植3～5行，乔木1～2行灌木；副林带栽植1～2行乔木，1行灌木；梅花形或三角形种植。

⑤林网网格：

林网的防护效果比单林带为好，单林带的有效防护范围为树高的15～20倍，而林网的有效防护范围超过树高的20倍，同时林网能起连续防护作用，使风速更为降低。

网格的大小主要决定于灌排沟渠的布置，一般主林带间距200～250m。

⑥树种选择：

要根据适地适树的原则，合理搭配树种，选择适应性强，速生，材质好，抗风性强，耐水湿，枝叶防风的树种为好。

要做到经济林与用材林，常绿树与落叶树，乔木与灌木，速生与慢生合理搭配，树草结合，乔灌结合。

4）防护林带预留宽度

主林带沿条田长边宽10～12～17m间距220～350m株距1.5行距1.5～2.0m

付林带沿条田短边宽8～10～14m间距800～1000m株距1.5行距1.5～2.0m

（三）渠系建筑物布置

进水闸、分水闸、节制闸、渡槽、倒虹吸、泄水闸、退水闸等。

（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。

这时建跌水不安全。

三、渠道设计流量计算

推算典型渠道的设计流量

计算干、支、斗、农渠道流量；校核干、支渠道流速、加大流量、最小流量、加大水深、安全超高、堤顶宽度、堤顶高程；

1、确定工作制度

干支渠续灌，斗、农渠轮灌；

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；逐级推算农渠、斗渠、支渠的设计流量。

3、计算干渠设计流量

逐段计算干渠的设计流量，最后计算灌区灌溉水利用系数。

参阅续灌、轮灌时渠道设计流量计算

万亩以上灌区的干渠支渠应按续灌方式设计。

斗渠农渠应按轮灌方式设计。

必要时支渠也可按轮灌方式设计，轮灌组数宜取2-3组，各轮灌组的供水量宜协调一致。

续灌渠道的最小流量不宜小于设计流量的40%，相应的最小水深不宜小于设计水深的70%。

四、纵断面设计

核心是水位推算

1、选择参考点

选择灌区最难控制的点

2、推算农、斗、支渠水位

分别推算农首、斗首、支首水位

3、推算干渠水位

逐段推算

绘制渠道纵断面图。

标注必要的水工建筑物。

纵比例尺1/100-1/200，横比例尺1/2000-1/10000。

五、渠道横断面设计

本节公式如果与规范有出入必须以规范为主。

（一）干渠各断面设计

此处如果计算底宽太小可以以设计流量为基础，初设b、h按照明渠公式校核Q。

采用梯形经济实用断面；见教材P132公式（3－33、34、35）；见《灌溉排水工程设计规范》，P98－100。

（二）支渠断面设计

采用梯形经济实用断面。

（三）斗渠断面设计

采用U型断面或梯形水力最优断面：

见教材公式；见《灌溉排水工程设计规范》P98-100。

（四）农渠断面设计

为土渠采用梯形断面；典型渠道进口横断面设计。

并绘制干、支、斗、农横断面图；

资料统计见《渠道水力要素表》和《渠道建筑物设计资料统计表》。

六、提交成果

1．灌区规划布置图一张（土地利用规划表，水利工程统计表，渠道水力要素表）；

2．典型支渠的田间工程规划布置图一张；

3．典型渠道纵横断面图一张；

4．设计说明书一份。

作图严格按照工程制图的要求操作。

渠道水力要素表

渠名

渠段

渠底比降i

渠底宽度b（m）

糙率

n

边坡系数m

流量Q（m/s3）

水深h（m）

过水断面ω（m）

流速v（m/s）

水力半径R（m）

湿周χ（m）

超高△（m）

渠深H（m）

堤顶宽d（m）

内m1

外m2

V

V不冲

V不淤

渠道建筑物设计资料统计表

顺序号

建筑物名称

位置

桩号

上下级渠道

流量Q（m/s3）

渠底宽度b（m）

水深h（m）

内m1

外m2

超高△（m）

渠深H（m）

堤顶宽d（m）

地面高程（m）

渠底高程（m）

水位（m）

堤顶高程（m）

预留水头（m）

备注

设计

加大

设计

加大

左

右

设计

加大

参考书：

《灌溉排水工程设计规范》1999－03－02。

第三部分规划注意事项

1．首先熟悉地形图，识别高、低地，地面倾向和坡度；

2．根据灌区地形，初步拟订干渠走向，布置干、支渠及必要的渠系建筑物。

在灌区选择一条典型支渠进行斗渠及某一条斗渠上农渠的布置；

3．本设计确定干、支渠实行续灌，斗农渠进行轮灌。

拟订斗农渠的轮灌制度，推算典型支渠的设计流量及其渠系水利用系数。

计算各支渠进口及干渠各段的设计流量、加大流量及最小流量；

4．分析各支渠进口处所要求的控制水位，作为确定干渠设计水位的参考点，据此确定干渠的设计水面线和纵断面，在推求各级渠道水位时，一定要考虑水流通过建筑物的水头损失；

5．进行渠道的横断面设计，确定各种建筑物的位置。

渠道节制闸的位置应根据轮灌制度和最小流量时的水位控制条件确定，因续灌渠道的流量向下游逐步减小，故横断面也应逐渐缩小。

6．编写说明书，文字要简明扼要，图表要规整。

第四部分常见图例

路要保证干道、支道、田间路的级别不同，宽度不同。

第五部分说明书格式

《灌溉排水工程学》课程设计

某灌区灌排渠系规划

设计说明书

院（系）：

专业：

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

完成日期：

说明书格式

一、正文：

任务书（概要）

1、基本资料

2、水量平衡计算（简要说明）

3、灌区主要作物灌水率

4、灌区规划布置

方案说明。

5、渠道设计流量计算

典型支渠的选择，及详细流量计算过程。

6、渠道横断面计算

典型支渠的选择，及详细尺寸计算（试算）过程。

7、渠道纵断面计算

以满足足不利点为原则。

8、设计体会

9、参考书

以教材后的格式为准，数目不少于5篇。

二、图名：

某灌区灌排渠系规划布置图

灌排渠系纵横断面设计图

土地利用与水工建筑物统计表

灌区主要作物灌水率图