平江县大坪乡、虹桥镇等两个乡镇农田水利工程设计-毕业设计

'湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计平江县大坪乡、虹桥镇等两个乡镇农田水利工程设计THEDESIGNOFWATERCONSERVANCYPROJECTSINTWOTOWNS,SUCHASDAPINGTOWNSHIPANDHONGQIAOTOWN,PINGJIANGCOUNTY学生姓名：学号：年级专业及班级：2013级水利水电工程（2）班指导老师及职称：学部：东科院理工学部湖南·长沙提交日期：2017年5月 目录1前言21.1设计的必要性21.2设计目标21.3国内外农田节水灌溉现状22综合说明42.1灌区概况42.2自然条件42.2.1地形地貌42.2.2气象42.2.3土壤42.2.4植被42.2.5水文与水文地质42.2.6工程地质52.3灌区存在问题53项目区水资源供需平衡分析53.1灌溉水源53.2供水量分析53.2.1大坪乡灌区63.2.2虹桥镇灌区63.3灌溉需水量预测73.4水资源供需平衡分析83.4.1原则与方法83.4.2水资源平衡计算84灌溉与排水工程设计94.1灌溉渠道94.2排水工程设计15 4.2.1排涝标准154.2.2排涝流量的设计计算155结论16参考文献17致谢18附录18 平江县大坪乡、虹桥镇等两个乡镇农田水利工程设计摘要：本设计为灌溉与排水工程设计，本文主要是对湖南省平江县大坪乡、虹桥镇灌区渠道灌溉改造，通过对灌区的分析供水量和预测需水量，最后进行供水需水平衡分析，了解区内斗级渠道与灌排渠道采用续灌的灌溉方式，农级渠道采用轮灌方式。设计渠道与排水道纵断面，纵断面设计应根据沿沟的地形条件，排水沟水位推算结果和横断面设计成果，进行水位衔接，保证沿程排水畅通，并在此基础上绘制排水沟道的纵断面图。关键词：渠道灌溉；水力计算；水平衡分析；节水建筑物TheDesignofWaterConservancyandIrrigationProjectsinTwoTowns,suchasDapingTownshipandHongqiaoTown,PingjiangCountyStudent:LuoZeyiTutor:PeiYi(OrientScience&TechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,China)Abstract:Thisdesignismainlyforirrigationanddrainageengineeringdesign,thispaperismainlyinPingjiangCounty,HunanProvinceDapingTownship,HongqiaoTownirrigationchannelirrigationtransformation,throughtheanalysisofwatersupplyandforecastwaterdemand,andfinallywatersupplyandwaterbalanceanalysis,tounderstandtheareaBucket-levelchannelsandirrigationanddrainagechannelsusingcontinuedirrigationirrigationmethods,agricultural-gradechannelsusingwheelirrigation.Designchannelanddrainagechannellongitudinalsection,longitudinalprofiledesignshouldbebasedontheterrainalongtheditchconditions,drainswaterlevelcalculationresultsandcross-sectionaldesignresults,thewaterlevelconvergence,toensuresmoothdrainagealongtheway,andonthisbasistodrawthedrainagechannelProfileview.Keywords:Canalirrigation；hydrauliccalculation；Waterbalanceanalysis；Water-savingconstruction1前言19 1.1设计的必要性平江县大坪乡、虹桥镇灌区肩负着湖南省平江范围内的农田灌溉及抗旱任务。为灌区内的人民的粮食生产提供了坚实的后盾，促进了全国灌区农业高产化的稳定发展，对灌区的经济，社会发展等产生了重要的影响。项目区以优质稻种植为优势，生产方法“公司+基地+农户”被建立，那么为农村土地流转的新局面做了贡献，也给为那些参与土地流转的农民带来了直接的经济效益和就业方向。这个区域的土地整治将采用区域化的管理，采用种植分区，与之前的土地整治的目标相同，加大进步速度，促进中国农业化的新时代发展，实现规模效益。1.2设计目标根据灌区自然、经济和社会各方面条件及土地的适宜性和主要限制因素等情况，本次土地整治项目规划的主要目标是：（1）提高耕地质量和土地利用率将那些田、路、水、林、村进行整治，开发没有开发的土地，提高这一片地区的土地利用率；提高低产土地的经济作物的收获率，提高土地效益；规整田块，完善配套设施，提高耕地质量。（2）改善农田生态环境区内虽然道路、沟渠多，但耕作田块布局零乱，沟渠路迂回曲折，使用效率低，河堤常年受洪水冲刷，淤积和毁损严重，灌排功能大大受限，若不进行农田防护工程配套建设，农业生产将存在很大的旱涝隐患。因此，将对部分沟渠依据实际需要进行清淤护砌，以提高项目区农田抗灾保收能力，提升项目区土地集约节约用地效率。1.3国内外农田节水灌溉现状节水的高端技术是国内外都在关注的问题，也是将灌溉效率提高和扩大灌溉面积的主要方法之一。地面灌溉法是中国近几年来一直沿用并效果不错的方法，所以专家们在这个灌溉节水方面下了不少功夫，取得了很多的经验，有着不错的效果。间歇灌水法这种新型灌溉技术是近几年出现的，所谓间歇灌水,就是将两个灌水面用同一流量进行轮换的灌溉,即先灌甲畦,将这些水流到一个距离的时候,将水改流入乙畦;相同的方法,水流到另一个距离的时候又改回甲畦,直至将谁水灌到畦尾,再改到乙畦浇灌的一种灌水方法。间歇灌溉比一般连续水沟的灌溉比率省水30%～50%，在来风的情况下，灌水效率要比平移式喷灌的比率提高10%～15%，由于灌水的这些方面都比较平衡，作物的产量和需求都会有所加高。因此，可以看出间歇灌水法具有灌水效率高，节省资源，效果好的特点，并且对于现在的情况来说会节省许多成本，19 因此现在一般地区都会采用这种方面来提高效率，如陕西省咸阳市在小面积上试用间歇灌溉法，节水和省钱方面都做得比较好。  我们国家近几年在这些节水方面做得名列前茅，例如在小麦、水稻、棉花等作物的灌溉方面研发出了既能节水又能增产的科技灌溉技术，旱田地膜覆盖灌水技术，将作物的种植结构进行调整，沟渠的防渗技术等，用管道排水来代替沟渠输水的方法，畦灌中采取大面积水平畦灌溉等这些方法都让节水目的发挥得淋漓尽致。在喷灌方面，由于我们国家的经济发展飞速的发展，目前喷灌设备又会进入一个新的发展阶段。以前比较常用的美国技术、日本技术已逐渐被这些低压系统所替代，很多地方的国家都在努力研发这个方面的技术。在美、日等发达农业国家，优化灌水方面是做的比较好的，不仅产量十分高，而且节水节能作用也非常明显。这在我们国家也是可以广泛推广的，比如我国北方地区由于水资源分部不均匀导致的资源紧缺，供需矛盾十分明显，最近几年来很多地方在灌溉水资源方面，对优化分配和调度方面的学术研究进行了全面分析，而且发展速度很快，不少成果已经在广泛使用，技术目前仍在发展阶段。自动化灌水技术，在欧洲大部分国家以及日本已经运用广泛，该技术的特点有：①将这些节水功能充分发挥出来，调度安排合理妥当，节水效率的提高。②通过自动电子控制技术的运用，更加节省水和能源，降低灌溉的成本开支，提高灌溉的质量。③将这些灌溉方面更为合理的处理，方便管理者而且也会提高管理作物结构的水平。自动化灌溉技术尽管有着这么多的优点，但是还是因为投资方面过大，直接导致经济效益不突出，所以在我国并没有在大范围内采用这种方式。但是在有些省、市，在一些小的机井灌区和小型电站，已经开始使用微机自动控制灌溉用水，如已建成的江苏省江阴县渭南村泵站、江苏省太仓县泰西村泵站、河南省开封市惠北实验站喷灌和微灌失去试区、天津市武清县下伍旗机井灌区等，效果都十分的明显，但也因出资量太大，导致发展起来特别困难。以上论述与观点只是对近期农田水利技术的浅谈，但是，在实际工作的开展中，特别要注意一些方面：不管研究任何一项先进的新技术，都要充分考虑所有情况的经济效益，以及在经济开发方面的节省问题，否则没做到都只是空谈，没有办法在实际操作工程中沿用并广泛起来。另外，目前我国农田水利发展中面临三大棘手问题是：水资源短缺紧张，在工程实施方面进展困难，经济资金运转不过来。为此，农田水利科学技术应深层次考虑以上问题，重点在节能节水节约其他资源方面下重功夫，投资过程中的经济管理，对大体工程进行开挖改造，19 得到好的效果。与此同时的基础理论研究也要同时开展，在提高农业生产结果的同时也取得较高的经济效益，将我国农田水利科学技术开辟新的里程。[1]灌溉调度矛盾:因为平时渠道一直处于水量充足状态，沿线群众认为随时都可以浇地，所以不到时候一般不用浇水。一般等到灌溉开始的时候，小电站停机渠道没水了，这才开始着急闹事。为了大局的利益，每次当地群众一闹就会和当地政府一说，就都妥协又放水5-7d，因此养成了不好的习惯，这让进展工作受到了阻碍。建议：陆浑灌区每次准备灌溉时，提前一星期通知当地政府或当地水利部门让其组织滩渠沿线群众抓紧浇地。这样到一星期后滩渠停水时，滩渠沿线群众的地已基本浇完，即使有个别人没浇，已不影响大局，当地政府也没理由再去要水。[2]纵观近年来小型农田水利发展及今后一段时间面临的形势，仍存在诸多不足。建设规划前期调研工作不足，导致规划方案决策定位缺失，规划变动频繁。今后应加强建设规划工作的前期调研，紧密结合已有的各行业在不同时间尺度下的发展规划编制小型农田水利建设方案，最大限度减少实施过程中的方案变动。建设方案编制市场混乱，导致方案水平参差不齐。为保证高质量开展规划设计工作，降低设计方案的错误、变更等计划外程序，建设主管部门宜进一步规范市场管理尤其是设计单位的资质管理。经济发展导致农业的弱质性仍然较为明显。一方面，目前，贵州农村中从事农业生产的劳动者女性和中老年居多、年龄偏大、受教育年限偏低、文盲比例偏高；另一方面，农户家庭种植业纯收入与务工纯收入差距悬殊。单个劳动力的非农收入远超过农户整个家庭的种植业收入；最后，县乡政府和村委会增加农民收入的工作切入点均在努力提高农民的非农收入上。农业弱质性的凸显，一定程度上弱化了基层政府和农民对小型农田水利建设积极性和主动性。针对地区小型农田水利发展不均衡现象，水利主管部门应在今后的资金投入方面向地方财政条件相对较差的地区倾斜。自然条件相对比较恶劣的地区，对小型农田水利建设需求较大，但其建设成本较高，中央财政应加大对该类地区的支持力度，使其均衡发展。全面确保农业增产、农民增收和粮食安全，实现农村长期稳定。各级水行政主管部门应加强基层管理人员、设计单位的继续教育培训，以强化在今后建设规划、方案设计中的理念提升。搞好管理人员的业务培训，不断提高管理人员的业务水平。加强节水灌溉技术管理，提高节水灌溉效益。[3]2综合说明2.1灌区概况灌区所在地旅游资源十分丰富，有以奇险著称的石牛寨，风光旖旎的汨水源、黄龙山万亩杜鹃花园，庄楼村五千米地下山洞，被誉为大坪“四绝”，19 平江至虹桥的环县公路X001贯穿项目区全境；通讯发达，可直拨国际国内长途程控电话。项目区内地形西南有地势陡峭的石牛寨等山系，属典型丹霞地貌，现状用地除部分山丘、水域和农居用地外，大部分为耕地和林地。项目地大坪乡地处东经：143°55′44′′-143°54′34′′，北纬28°56′05′′-28°56′32′′之间；虹桥镇地处东经：143°51′44′′-143°52′47′′，北纬28°55′01′′-28°53′45′′之间。2.2自然条件2.2.1地形地貌境内多属丘陵地带、高山地貌，地势东南低，西北高。东南面是汨罗江的源头——汨水源，贯穿整个大坪乡。西南有地势陡峭的石牛寨等山系，属典型丹霞地貌。地质多为沙质壤土，水系完整，气候属中亚热带季风湿润型，四季分明，雨量充沛，光照充足，无霜期长，有利于各种喜温作物生长。2.2.2气象项目区处于中低纬度区，属中亚热带大陆性季风湿润气候。由于受到南北冷暖气流中间缓和停留的影响较大，因而春夏多雨，秋冬干旱，气候变化较繁且温和。年均气温18.9℃，极端最高气温40℃，极端最低气温1.6℃，气温大于35℃的总日数平均40d，≥10℃的积温为3210℃，年平均无霜期292d、占全年80%，多年平均日照时数1612h、占全年可照数的37%，多年平均太阳总辐射107.57千卡/cm2。2.2.3土壤项目区成母土质为河流冲积物，形成的土壤类型为水稻土：土体剖面层次清楚，保水保肥性能较好，宜耕期长，生产能力高。土层深厚，多在50cm以上，其耕作层表层一般厚为15cm，pH值呈微酸性，pH值为5.5，耕作层有机质2.54%。该土壤土层较厚，紧实度较松，极大多数是高产稳产田。2.2.4植被项目区内生物资源丰富，以种生物资源为主，种物种有水稻、花生、油菜、蔬菜等，项目区被四面环山，山顶山脚绿树成阴，为项目区提供优美的自然环境和生物资源。2.2.5水文与水文地质19 项目区位于汨罗江水系，内雨量充沛，根据统计分析，历年平均降雨量1382.5mm，由于季风的影响，多年平均连续四个月最大降雨量一般集中在3～6月份，占全年降雨量的55～58%，6～8月份易出现短时暴雨。多年平均径流深为329.86mm，径流系数为0.527，径流总量在年内月份分配上，与降雨分配规律一样。项目区4～8份为汛期、5～8月份为洪峰期，常遭受洪涝灾害的影响。项目区大部分地处丘陵区，地势比较平缓，成土母质为河流冲积物，土厚且自然肥力高、有机质含量高，项目区四周为丘陵地貌，中间区域耕地集中成片，地势平坦，地势对排灌条件有利，地质条件适宜各种植物的生长。2.2.6工程地质项目区成土母质主要为灰岩的风化物。其地表组成物质为灰岩风化物占平江县的53.02%，第四纪松散堆积物质占44.57%；砂砾岩、砂岩和页岩占2.43%。地层由变质砂岩、灰岩、片岩、粘土堆积物组成，其发育的土壤有灰泥田、灰黄泥田、青鸭灰泥田、灰岩黄壤、灰岩红壤等。土质较粘，呈微酸性，土层较厚，保水保肥力强；项目区耕地全部为一级耕地，土质为水稻土，有机质含量高，适合多种农作物生长。区域工程地质构造简单，无大的断裂通过，属相对稳定地块，据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本区地震烈度处于Ⅵ度。项目区工程建设均属小型建筑物，因此从工程地质条件看，进行土地开发整理是完全满足要求的。2.3灌区存在问题平江县大坪乡、虹桥镇属相邻乡镇，且当地基本情况基本一致，灾害性天气较多，农作物易受损害。项目区自然灾害主要表现为以下五个方面：一是“三寒”。3-5月影响早稻的寒潮降温，5月影响早稻分蘖和幼穗分化的“五月寒”，9月出现的影响晚稻正常扬花抽穗的“寒露风”；二是暴雨洪涝，造成山洪暴发，河流两岸渍涝成灾，经济损失大；三是高温干旱，以7-8月最严重；四是冰冻严寒，对农业生产、交通运输、基本建设等危害很大；五是大风和冰雹，给农业生产和人民生活均带来不利影响。3项目区水资源供需平衡分析3.1灌溉水源项目区内主要水源为汨罗江支流、洞口河及山塘、溪沟，灌溉水源有保障。3.2供水量分析根据各水源控制的灌溉区域，对项目灌区进行现场勘查后，进行水量分析计算。项目区主要水源为汨罗江支流、洞口河、周边山塘、项目区内外溪沟等，项目区呈现盆地形式，四周为丘陵山地环绕，项目区耕地主要集中于区内地形平坦地带，地形条件对灌溉十分有利。项目区内水系基本由各山塘来水经区内溪沟，最终从庄楼村内溪沟流向项目区外河流。19 根据各水源控制的灌溉区域，将项目区划分两个灌区分别进行供水量分析：大坪乡灌区、虹桥镇灌区。3.2.1大坪乡灌区大坪乡灌区主要水源为河流水及项目区项目区内外溪沟，主要灌溉范围为西四村、姜源村、何染村、桂林村、大坪村、庄楼村、南坪村耕地。（1）山塘供水：项目区内有河流贯穿输水至个大小山塘、溪沟、渠道，通过土地利用现状图统计坑塘面积为29.54ha，根据现场调查及相关水文数据显示，山塘平均水深2.0m，复蓄系数为1.8，由此得出区内山塘水库可为项目区供水量（2）河流及小型溪沟：河流及溪沟在项目区大坪乡内及上游集雨面积为18.52km2，根据村民多年经验，溪沟多年平均径流深329.86mm，小型河坝可供水量计算公式为：(1)式中：——河坝可供水量（m3）；0.1——单位换算系数；F——河坝拦截的集雨面积（km2）；y——径流深（mm）；η——径流利用率，η值一般取0.7-0.8。故：所以，大坪乡灌区灌溉项目区总供水量3.2.2虹桥镇灌区虹桥镇灌区主要水源为洞口河引水、各大小山塘及项目区内外溪沟，主要灌溉范围为虹桥镇金鸡村、张公村、洞口村耕地。山塘供水：项目区及周边分布有大小不等的众多山塘，通过土地利用现状图统计坑塘面积为15.88ha，根据现场调查及相关水文数据显示，山塘平均水深2.0m，复蓄系数为1.8，由此得出区内山塘水库可为项目区供水量：河流及小型溪沟：河流及溪沟在项目区虹桥镇内及上游集雨面积为8.43km2，根据村民多年经验，溪沟多年平均径流深329.86mm，小型河坝可供水量计算公式为：用公式（1）得：19 故：所以，虹桥镇灌区灌溉项目区总供水量3.3灌溉需水量预测（1）计算范围项目区的需水主要是农业用水。居民生活用水、牲畜饮水等所占比重很少，且这些用水大部分取自于地下水或自来水，无需水利工程供水。本次计算只考虑现有耕地和新增耕地的需水量。灌溉用水时间为4月中旬至10月下旬。（2）灌溉定额确定项目区以种植水稻—油菜轮作为主，根据平江县气候特点，通过整理后项目区水田采用稻—稻—油的种植制度。根据当地农业部门经验和统计资料，按P=90%的灌溉保证率计算，查《平江县农业区划报告集》，得出水田双季稻的净灌溉定额11025m3/hm2，设计代表年为1984年，旱地净灌溉定额取水田灌溉定额的1/4，为2756m3/hm2。其中月净灌溉定额见表1。表1各月净灌溉定额表Table1Monthlynetirrigationquotas单位：m3/ha月份45678910合计月净灌溉定额（水田）727.68704.151157.32442.42652.52399.26941.6811025月净灌溉定额（旱地）181.92176.04289.33610.6663.13599.82235.422756（3）灌溉需水量计算项目区规划后耕地总面积为569.31hm2，其中559.49hm2为水田，9.82hm2为旱地。设计灌溉保证率P=90%，根据当地农业部门经验和统计资料，查《岳阳市农业区划报告集》，参照P=90%的灌溉保证率计算，灌溉需水量计算公式如下：(2)式中：——灌溉需水总量（m3）；M——灌溉定额；A——规划后灌区面积；η——灌溉水利用系数（取0.75）。根据以上方法，按保证率P=90%的供水与需水，渠道灌溉水利用系数取0.75时，表2项目区灌溉需水量19 Table2Irrigationwaterrequirementintheprojectarea项目区需水量灌溉保证率水田灌溉定额灌溉水利用系数灌溉面积水田旱地灌溉定额灌溉面积旱地需水量需水量需水量m3/haha万m3m3/haha万m3万m3大坪乡灌区90%110250.75372.87534.8127566.142.2537.02虹桥镇灌区90%110250.75186.62267.6727563.681.32268.993.4水资源供需平衡分析3.4.1原则与方法（1）供水不留缺口，尽量满足需水要求；（2）先用河坝水及溪沟水灌溉，不足之处由提水工程补充；（3）农业灌溉保证率根据《灌溉与排水工程设计规范》规定，取P=90%；（4）农村人畜饮用水和其它部门用水不参与平衡计算。3.4.2水资源平衡计算根据以上原则和方法，按保证率为P=90%的供水与需水，逐月进行平衡计算，各灌区水资源供需状况其成果详见下表。表3大坪乡灌区供需平衡计算表Table3Thebalanceofsupplyanddemandbalanceintheareaofdaping单位：m3/ha月份水田区月净灌水定额水田区需水量旱地区月净灌水定额旱地区需水量总需水量可供水量平衡结果余缺4727.6835.29181.920.1435.4346.2310.805704.1534.17176.040.1434.3239.284.97—　　　61157.356.14289.330.2456.3760.063.69—　　72442.4118.46610.60.50118.95124.956.00—　　82652.5128.69663.130.54129.23136.487.2592399.3116.38599.830.48116.85124.807.95—　　10941.6845.69235.420.1845.8754.028.15—　　合计11025534.812756.252.2537.02585.8148.81—　　表4虹桥镇灌区供需平衡计算表Table4Thebalanceofsupplyanddemandofhongqiaotowniscalculated单位：m3/ha月份水田区月净灌水定额水田区需水量旱地区月净灌水定额旱地区需水量总需水量可供水量平衡结果余缺19 4727.6817.66181.920.0817.7518.410.66—　5704.1517.10176.040.0817.1918.050.86—　　　61157.328.10289.330.1428.2429.841.6—　　72442.459.29610.60.3059.5862.182.6—　　82652.564.41663.130.3264.7365.981.25—　　92399.358.25599.830.2958.5359.190.66—　　10941.6822.87235.420.1122.9723.500.53—　　合计11025267.672756.251.32268.99277.158.16—　　综上所述，在项目区设计灌溉保证率90%时，在不考虑地下水资源的情况下，项目区各灌区水资源的供给量也远大于需求量，项目区建成后，新增耕地面积的灌溉问题可以由引水工程解决。因此可见项目区水资源丰富，完全可以满足项目区农业生产的需求，本项目的水源有充分的保障。4灌溉与排水工程设计4.1灌溉渠道（1）渠道流量设计按《湖南省土地开发整理项目建设标准》（试行）规定，采用地面灌溉，根据项目区实际情况及当地水利建设实践经验，本项目水稻区灌溉保证率为90%。根据项目区地质条件，设计所有新修明渠均采用矩形横断面。根据当地村民耕种习惯，区内斗级渠道与灌排渠道采用续灌的灌溉方式，农级渠道采用轮灌方式。选择项目区渠道灌溉的典型田块水田面积来设计。灌溉延续时间7d，根据《农田水利学》查得（武汉大学郭元裕主编，中国水利水电出版社），渠系水利用系数取0.7。①项目区渠道流量续灌渠道流量计算公式：(3)式中：Q——渠道设计流量（m3/s）；α——主要作物的种植比例；A——渠道的灌溉面积（亩）；e——典型年水稻用水高峰期的日耗量（13mm）；19 t——每天灌水时数，本项目区取t＝24h；η——渠系水利用系数，取0.7。轮灌渠道流量计算公式：(4)式中：m——主要作物用水高峰期的最大灌水定额（85m3/亩）；T——灌水延续时间，取7d；N——农渠轮灌组数（取2组）。根据《灌溉与排水工程设计规范》，续灌渠道流量在小于1m3/s时，加大流量系数取1.3—1.35，本设计J＝1.35。表5渠道流量表Table5Channelflow渠道类型渠道控制典型面积设计流量加大流量公顷m3/s新修斗渠45.260.0850.125新修农渠8.10.051②灌排渠道的排水量校核灌排渠道计算需要满足排水要求，以排水流量来校核渠道过水能力。排水沟的排涝标准按照十年一遇的一日暴雨一天排至作物耐淹水深。灌排渠道的排水控制面积15.92公顷，据岳阳市水利局资料，该地区十年一遇一日暴雨109.5mm，根据有关规范，一日暴雨一天排至作物耐淹水深，水稻分蘖期的田间水稻耐淹水深60mm。设计净雨深常用暴雨扣损法计算，计算公式为：R=P－h1－f－E(5)式中：R——设计净雨深（mm）；P——设计暴雨量（mm）；h1——稻田的滞蓄水深（mm），与暴雨发生时间、水稻的造别和品种、生长期及耐淹历时有关，根据当地试验和调查资料确定，一般采用水稻允许淹水深与降雨前田面水深的差值；19 f——设计排涝历时T内的稻田渗漏量（mm）。f=KT，本项目区的壤质为中粉质壤土，K为渗漏强度3.5-5.0（mm/d）。E——设计排涝历时T内的稻田腾发量（mm）。E=αEdT，α为雨水系数，根据当地试验资料确定；Ed为水面腾发强度，一般为4—5mm/d。利用平均排除法计算排涝流量。平均排除法是以排水面积上的设计径流深在规定的排水时间内平均排除的虚拟方式来计算排涝模数或排涝流量的。计算公式为：Q=(6)式中：Q——排涝设计流量（m3/S）；R——设计径流深（mm）；T——排涝历时（d），一般用作物的耐淹历时，水稻为1d；t——每天排水时数（h），自流排水t=24h；F——排涝面积（Km2）。将各参数代入公式（3）计算：R=P－h1－f－E=109.5－30－5－4.5=57（mm）再将径流深的计算结果代入公式（4）校核灌排渠道的排水流量：表6灌排渠道的流量校核Table6Thetrafficcheckoftheirrigationchannel单位：m3/s渠道类型灌水流量排水流量比较结果灌排渠道0.0440.155排水流量大于灌水流量根据计算结果，灌排渠道的排水流量＞灌溉流量，所以按照排水流量设计。（2）渠道横断面设计根据以上计算所得的渠道设计流量标准，斗渠级都采用纵坡比i＝1/2000，农渠级纵坡比i=1/1000。渠道采用小型渠道采用C20砼现浇护坡，较大渠道采用M7.5浆砌石护坡。渠道横断面水力计算根据采用下式：(7)式中：Q——设计渠道的流量（m3/s）；w——过水断面积（m2）；i——渠道比降，其值根据项目区的地形比降结合土壤特点选定；R——水力半径（m）；19 C——谢才系数（m0.5/s）。各变量的计算公式如下：断面面积：w=bh(8)湿周：x=b+2h(9)水利半径：R=(10)谢才系数：C＝(11)式中：b——渠底宽度（m）；h——水深（m）；x——湿周（m）；m——边坡系数（矩形渠道m＝0）；n——渠床糙率。经计算，渠道横断面设计成果如下表所示：表7渠道断面设计成果表Table7Theresultsofthechannelsectiondesign渠道类型水深底宽坡降边坡系数粗糙系数湿周过水断面水力半径谢才系数流量流速（m）（m）（m3/s）（m/s）　hbimnxWRCQV斗渠0.60.81/200000.0181.60.30.18842.030.1220.407农渠0.30.41/100000.0181.20.160.13339.710.0580.35为防止水浪漫溢出渠道，保证渠道的安全运行，要求渠道有安全加高，斗渠、灌排渠道安全加高0.2m，农渠安全加高为0.1m。（3）流速校验为防止渠道冲刷和淤积，渠道过水断面平均流速必须介于容许不冲流速和允许不淤流速之间。根据《水工设计手册》，渠道流量小于1m3/s时，混凝土护面的渠道容许不冲流速不大于6.0m/s，渠道允许不淤流速0.3m/s。通过校核渠道流速满足抗冲、抗淤要求。19 （4）渠道纵断面设计为满足自流灌溉的要求，各级渠道分水口处都应具有足够的水位高程。这些水位高程是根据灌溉面积上控制点的高程，加上渠道的沿程水头损失和渠系建筑物的局部水头损失，自下而上推算出来的，公式如下：H设=A0+h+∑Li+∑φ(12)式中：H设——渠道分水口处的水位高程（m）；A0——渠道灌溉面积上控制点的高程；h——控制点与该末级固定渠道水面的高差；L——水流到控制点所经各级渠道的长度；I——相应渠道的比降；φ——水通过各渠系建筑物的局部水头损失。从设计水位线向下，以设计水深为间距，作设计水位线的平行线，即为渠底高程线。从渠底高程向上，分别以最小水深和加大水深与安全超高之和为间距，作渠底线的平行线，即为最小水位线和渠顶线。（5）灌溉渠道纵断面设计①各级分水口设计水位线的确定为了保证渠道所控制的灌溉面积都能进行自流灌溉、各级渠道在分水点处都具有足够的水位高程。各分水口的水位控制高程、是根据灌溉地区的地面高程加上渠道沿程水头损失以及渠水通过各种水工建筑物的局部水头损失进行推算的、计算公式为：(13)式中：——表示分水口要求控制水位高程(m)；A0——渠道灌溉范围内的地面参考点的高程(m)；H——所选参考点与该处末级固定渠道水面的高差、取0.1m；L——各级渠道的长度(m)；I——各级渠道的比降；——水流通过渠系建筑物的水头损失(m)。计算结果见渠道纵断面设计图。②计算渠底及渠顶高程19 各级渠道的设计水位确定后、根据渠道设计水深及安全超高确定渠底及渠顶高程。据此设计各级渠道纵断面，详见渠道纵断面设计成果见规划设计图册。③项目区在新修、整修沟渠每隔五十米预留一个进出水口。（6）浆砌石承载力计算①设计标准设计浆砌石渠道挡土墙稳定性主要根据墙后的主动土压力和迎水面的浮托力来进行分析：1）挡土墙后主动土压力采用库仑公式：Ea＝1/2γKa本次挡土墙墙背设计采用竖直墙，且填土面水平，则：Ka＝(450-Φ/2)(14)式中：γ——墙后填土的重度（KN/m3）；h——墙体高度；Ka——库仑主动土压力系数；Φ——土的有效内摩擦角；2）浮托力的强度大小等于进水侧的水深与水的重度之比3）挡土墙的稳定性分析：抗滑安全系数：Ks≥1.3抗倾覆安全系数：K1≥1.5式中：＝Gcos＝Gsin＝Easin(a--δ)=Eacos(a--δ)＝Easin(a-δ)＝Eacos(a-δ)＝b-zctga＝z-btg(15)式中：G——挡土墙每延米自重；——挡土墙重心离墙趾的水平距离；——挡土墙的基底倾角；a——挡土墙的墙背倾角；δ——土对挡土墙的摩擦角；b——基底的水平投影宽度；z——土压力作用点离墙踵的高度；——土对挡土墙基底的摩擦系数。通过计算，设计挡土墙的外坡成1:0.3的坡比，以挡土墙自重抵抗土压力引起的倾覆弯矩，满足挡土墙抗倾覆和抗滑动的要求。②设计成果根据项目区的实际情况设计浆砌石渠道，设计为上宽0.3m，底宽0.9m，高1.5m，基础1.1m*0.3m，端墙顶采用1:3水泥砂浆抹面，每隔10m设计一条伸缩缝。4.2排水工程设计19 4.2.1排涝标准参考《灌溉与排水工程设计规范》（GB－50288－99）中的《各地区设计排涝标准表》，根据项目区自然、气候条件及有关规范和实地资料，湖南省采用的是十年一遇一日暴雨一日排至作物的耐淹深度，查统计资料知项目区十年一遇的一日暴雨量为511.93毫米。4.2.2排涝流量的设计计算（1）水田的设计净雨深用如下公式计算R＝P－h－f－E(16)式中：R——设计净雨深，mm；P——设计暴雨量，P取120mm；h——稻田的滞蓄水深，一般采用水稻允许的耐淹水深与降雨前田面水深的差值，根据当地实验和调查资料，取h＝15mm；f——设计排涝历时T内的稻田渗漏量（mm）。f=KT，K为渗漏强度3.5-5.0（mm/d），根据当地水田状况，考虑其土壤性质，本项目取4.0（mm/d）。三天渗漏量f＝4.0*3=12.0mm；E——设计排涝历时T内的稻田腾发量（mm）。E=αEdT，α为雨水系数，根据当地试验资料确定；Ed为水面腾发强度，一般为4～5mm/d，本项目取4mm/d。三天腾发量E＝3*4=15.6mm；R＝P－h－f－E＝511.93－15－12－15.6=237.40（mm）（2）用平均排除法计算排涝流量Q涝＝(17)式中：Q涝——排涝设计流量，m3/sR——设计径流深，mmT——排涝历时，取T＝3天t——每天排水时间，取为24小时F——排涝面积（km2），沟的最大集雨控制面积，包括经过项目区的外部集雨面积Q涝＝=1×237.40/（100×3.6×3×24）=0.009219 （3）排水沟横断面设计新修农沟II型及整修农沟都为矩形断面，新修农沟I型为梯形断面，采用明渠均匀流公式进行计算：(18)式中：A——过水断面面积（m2）,A=(b+mh)h；b——渠道设计底宽(m)；h——渠道设计水深(m)；m——排水沟边坡系数；R——水力半径，R=A/X，X为湿周，X=b+2h；C——谢才系数，采用公式进行计算，n为沟床糙率；Q——设计流量（m3/s）；i——排水沟比降。排水沟断面设计与渠道断面的设计方法相似，采用试算法先假定其断面尺寸，然后进行流量和流速的校核计算，直到所选择的断面尺寸符合设计要求为止，并取其为设计断面。（4）排水沟纵断面设计排水沟的纵断面设计应严格按照沟的要求，排水沟水位推算结果和横断面设计成果，进行水位的量衡，保证沿程的出水通畅，并在此基础上绘制排水沟道的纵断面图，排水沟纵断面设计过程同灌溉渠道纵断面设计，纵断面设计成果见规划设计图册。5结论19 农田事业是中国发展经济的基础，搞好农田水利工程是我国现阶段需要发展建设的方面，也是我国高速发展的全局性问题，是实现四个现代化的基本要求，促进我国农业的长期发展。因此，大修水利建设，开展防洪除涝、灌溉、排水等水利工作。从长期上来看，我国农田水利建设事业对国民发展经济做出了很大的贡献，但是由于各个地方的自然环境以及地质地貌不同，使得我国南北方地区降水差别大，并且我国农田水利设施环节很薄弱以及投资不足，导致这些问题愈发明显，严重阻碍了我国农业的经济发展。我国农田水利特别是小型农田水力工程主要是依靠农民自身投工投劳、因陋就简建设起来的，工程建成时就存在标准低、配套不全、质量差、设备及技术落后等问题，再经过几十年运行，大部分都得到了更新、改造。通过对以上设计的效益分析，本设计再经济上是合理的，该设计成本较低，农业生产环境明显改善，农民的生活水平显著提高，社会效益高，开发建设是可行的，以便尽快发挥效益，为推动国民地经济发展作出贡献。利用农田水利工程设计，对灌区灌溉体系进行完善，形成对水资源地合理利用，提高灌溉效率，消除灌溉死角，保障农作物高产，为居民经济建设添砖加瓦。由于本人设计及其毕业时间有限，本文只对灌区灌溉进行了简单的基础分析研究，在有些深层次方面还可以进行更多的讨论总结，灌区设计也存在一些不足的地方，还望老师同学们能积极指正。参考文献[1]韩少利,周灵.建筑学研究前沿[J].情报学报2010,10(2)4:[2013-1-6].[2]刘小军.中国水利杂志[J].近谈农田水利，2016,10(1)4:[2016-8-23].[3]古今用,王永涛.中国农村水利水电杂志[J].小型农田水利建设情况，2014,10(6)4:[2014-4-12].[4]CoxPG.Someissuseinthedesignofagriculturaldecisionsupportems[J].AgriculturalSystems,2010,52(2):355-381[5]AyarsJEHansonBR.IntegratedIrrigatingandDrainageWaterManagement[J].SpringerNetherlands,2014.[6]李国才，湖南省暴雨洪水差算手册[M].北京：中国水利水电出版社，2003.[7]SL252-2000水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准[S].[8]中国建筑标准设计研究院，给水排水标准图集S5[M].北京：中国计划出版社，2011.[9]GB18306-2001《中国地震动参数区划图》[S].[10]《平江县农业区划报告集》[R].[11]《岳阳市农业区划报告集》[R].[12]GB/T50363-2006节水灌溉工程技术规范[S].[13]《湖南省土地开发整理项目建设标准》（试行）[14]刘志明,《水工设计手册》[M].北京：水利水电出版社，1983.[15]GB50288-1999灌溉与排水工程设计规范[S].[16]《各地区设计排涝标准表》[S].[17]《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）[M].[18]吴持恭，水力学（第四版）上册[M].北京：高等教育出版社，2008.[19]李炜,水力计算手册（第二版）[M].北京：中国水利水电出版社，2006.[20]湖南省岳阳市农业区划报告集[R].19 [21]湖南省岳阳市农业区划图集[R].[22]湖南省岳阳市农业区划数据集[R].致谢本论文是在裴毅教授精心指导下和细致分析中完成的，无论是论文的选题方向到框架设计，这一个月来，裴教授给了我莫大的帮助。裴教授认真严谨的学术精神、精练的技巧和平易近人的性格深深感染了我们这些学生，期间他的无私与耐心最为突出，牺牲了自己的休息时间为我们修改设计与提意见。在这个过程，通过裴教授的及时指正，让我少走许多弯路，同时也让我深刻明白一份设计从初稿到完成的不易。在此，我由衷感谢裴教授对我的指导与关心，感谢这四年的学习过程！另外，也感谢学院的各位领导与老师，谢谢你们对我在学习和生活上的帮助与解惑，祝你们身体健康，阖家美满！最后，感谢家人对我的精神与经济上的支持，你们才是我最坚强的后盾。谢谢同学们对我的无私帮助！在未来的时间里，我会把握时间，更加上进，不负众望，共同努力！19'