馬青河灌區灌溉系統規劃設計指導書
一、灌區開發緣由
(一)基本情況
灌區位於界榮山以南,馬清河以北,(20m等高線以下的)總面積約12萬畝。氣候溫和,無霜期長,適宜於農作物生長。年平均氣溫16.
5℃,多年平均蒸發量1065mm,多年平均降水量1112mm,馬清河灌區地形圖見附圖。
灌區人口總數約8萬,勞動力1.9萬。申溪以西屬興隆鄉,以東屬大勝鄉。
根據農業規劃,界榮山上以林、牧、副業為主,馬頭山以林為主,20m 等高線以下則以大田作物為主,種植稻、麥、棉、豆等作物。
灌區上游土質屬中壤,下游龍尾河一帶屬輕砂壤土。地下水埋深一般為4~5m,土壤及地下水的ph值屬中性,無鹽鹼化威脅。
界榮山、龍尾山等屬土質丘陵,表土屬中粘壤土,地表5~6m以下為岩層,申溪及吳家溝等溝溪均有岩石露頭,馬頭山陳村以南至馬清河邊岩石遍布地表。吳家溝等溝溪縱坡較大,下切較深,一般為7~8m,上游寬50~60m,下游寬70~90m,遇暴雨時易暴發洪水,近年來已在各溝、溪上游修建多處小型水庫,山洪已基本得到控制,對灌區無威脅。
馬清河灌區為馬清河流域規劃的組成部分。根據規劃要求,已在興隆峪上游20km處(圖外)建大型水庫一座,壩頂高程50.2m,正常水位43.
0m,興利庫容1.2×1,總庫容2.3×1。
馬清河灌區擬在該水庫下游斷面處修建攔河壩式取水樞紐,引取水庫水發電則利用尾水進行灌溉。斷面處河底高程30m,砂、卵石覆蓋層厚2.5m,下為基岩,河道比降1/100,河底寬82m,河面寬120m。
水庫所供之水水質良好,含沙量極微,水量亦能完全滿足灌區用水要求。
(二)灌區開發的必要性和可行性
首先,該灌區灌溉面積近12萬畝,其種植的作物包括有棉早稻、中稻、雙季稻和棉花,都是相對來說耗水的經濟作物,種植比為50:30:20:30。
其次,就目前來說,該灌區位於河流衝擊所形成的平原帶,其正南方有馬清河通過,而在馬清河上游有一興利庫容1.2×1,總庫容2.3×1的水庫,同時其水源方便、水質良好,符合灌溉的條件。
最後,在灌區其現在僅有兩條河流,但是只是小流量河流,並不能滿足灌區對於水量的需要,因此修建渠道十分必要。
二、灌溉渠系與渠系建築物規劃布置
(一)水源與取水口選擇
以馬清河為灌溉水源,同時採用無壩取水的方式進行,而取水口選擇在斷面,其不僅來說水源方便、渠道距離短,同時灌區處於高程小於20m的區域,而若從馬清河的河道取水,其路途不僅長,而且其位於低窪出,不能夠在節約工程的前提下進行經濟的引水,同時在沿河道周圍岩石遍地,對於渠道的修建來說工程量大。而在水庫斷面進行取水不僅能夠滿足取水高程的要求,同時在路程上來說也是較短的。
(二)各級渠道布置
1、幹渠
幹渠的布置是從取水出起,沿等高線向下直到等高線為20m出左右,貫穿整個灌區範圍,總長度為17.7km,具體情況見圖1.
2、支渠
支渠的布置以滿足灌區的需水要求為大前提,同時由於灌區歸屬於兩個不同的權屬單位,因此要避免用水的衝突,不能夠使同一支渠對該兩權屬單位進行灌溉,要分別的進行布置。而該灌區中又包含有河流為兩山夾一槽的地形,故為了能夠滿足灌排的需要,可以使支渠遠離河流,布置了四條支渠,長度分別為4km、5.3km、6.
9km、7.0km,其將灌溉區域劃分為四個區域,分別的面積為2.04萬畝、2.
89萬畝、3.41萬畝、3.78萬畝,將幹渠分為四段,各自的長度分別為3.
05km、6.57km、4.83km、3.
25km,具體的布置情況見圖1.
3、鬥渠
由於灌區相對來說比較平緩,因此鬥渠沿等高線布置,設計的為典型鬥渠,其鬥渠均長為4km,間距為737m,一支渠包括有八條鬥渠。具體見圖1.
4、農渠
典型農渠的設計為每條鬥渠包括20條農渠,農渠長度為715m,間距為200m,具體的布置見圖1.
(三)渠系建築物布置
由於取水出夠高,故可以不用設定節制閘,但是採用的是又壩取水,故要求有進水閘,而在幹渠的渠首段其需要經過山丘然後走向下游,故可以採用涵洞或者是跌水。在每條支渠的進水口還需要設定分水口,幹渠要經過河流,故需要在其上設定渡槽,每級渠道也需要設定退水渠。
三、計算渠道設計流量
(一)確定工作制度
幹支渠續灌,鬥、農渠輪灌(各分兩組,即10條農渠,4條鬥渠)
(二)計算典型支渠設計流量
首先確定該灌區的棉花和早稻的灌溉制度。
棉花的田間耗水量等於其田間需水量,而對於乾旱作物採用k值法求解其整個生育期的需水量,再運用模比係數求取每個生育階段的需水量。運用水量平衡法求取其灌水量,具體的求解方法及求解過程見表1。
棉花設計灌溉制度計算表表1
(1)棉花全生育期的需水量et總=k*y
k-----2.67m3/kg y----計畫產量120kg/ m3
(2)各生育階段的需水量et=模比係數*et總
(3)wt=667*n*θ平均*δh,求取各階段隨著計畫溼層增加而增加的儲水量。
(4)地下水補給k=et*補給係數
(5)p0=α*p,其中α取0.2-0.3,p為個生育期的降雨量
(6)計算土層允許的儲水上限值和下限值
wmax=667*n*h*θmax
wmin=667*n*h*θmin
(7)再運用公式h0+p0+k+wt-et,當結果介於wmax和wmin之間時,無需灌水,但是當結果小於wmin是便需要灌水,同時取每一階段的中間日期灌水,具體的灌溉制度見表2.
棉花設計灌溉制度表2
早稻灌溉制度的確定,首先來說早稻的需水量+田間深層滲漏量=田間耗水量,需水量et= 該階段模比係數*該階段的蒸發量,田間深層滲漏量=該階段滲透強度*該階段生長天數,然後遵循當田間淹灌水層深度h=h0+p0-et大於最大蓄水深度hp時要排水,排水量δh=h-hp;反之當h=h0+p0-et小於適宜的最小淹沒層深度hmin時則需要灌水,而灌水量m需滿足max(m+h)≤hmax(適宜的最大淹沒層深度),同時由於其黃熟期為自然幹落,故不考慮其耗水,只考慮黃熟期之前的水量平衡,具體的求解過程見表3.
早稻生育期灌溉制度計算表表3
校核: h始+σp-σd+σm-σwc=h末
10+307.3-55.9+190-440.40=11.00 與7月11日的淹沒水層的深度相等,計算無誤。
早稻的灌溉制度見表4
早稻設計灌溉制度表表4
(注1mm=2/3 m3/畝)
然後結合其他作物的灌水制度及灌水、泡田的延續時間進行灌水率圖的繪製和修正,具體的繪製、修正過程和結果見下表和圖。
灌區初步的灌水率表5
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