一.灌区开发缘由
（二）灌区开发的必要性和可行性
首先，该灌区灌溉面积近12万亩，其种植的作物包括有棉早稻、中稻、双季稻和棉花，都是相对来说耗水的经济作物，种植比为50：30：20：30。 其次，就目前来说，该灌区位于河流冲击所形成的平原带，其正南方有马清河通过，而在马清河上游有一兴利库容1.2×108m3总库容2.3×108m3的水库，同时其水源方便、水质良好，符合灌溉的条件。
最后，在灌区其现在仅有两条河流，但是只是小流量河流，并不能满足灌区对于水量的需要，因此修建渠道十分必要。 二.灌排渠系与渠系建筑物规划布臵 （一）水源与取水口选择 Ⅰ.灌溉水源的选择
A.灌溉水源的概念及其选择要求（理论依据） “灌溉水源”是可用于灌溉的地表水、地下水以及达到利用标准（见我国2005年国标）的非常规水的总称。
马清河属于地表水。灌溉对于水源的要求十分严格。因此，在选择灌溉水源之前，以我国对于灌溉水源的要求标准为基础，结合马清河各方面的实际情况进行了科学的客观分析，我们最终确定了马清河作为灌溉水源。原因如下：
（1）水位。灌溉时要求水源有足够高的水位，以便能够自流引水或者使得壅水高度和提水扬程降低。
（2）水量。来水过程应满足灌溉用水过程，以便尽量减小调蓄水量。
（3）水质。灌溉水质主要指的是水的化学、物理性状、水中含有物的成分及其含量。灌溉水源的水质应当符合作物生长和发育的要求。水质的主要考察因素包括：
①水温。若水源的水温偏低，对作物的生长起抑制作用；水温过高又会降低水中溶解氧的含量并且会提高水中有毒物质的毒性。在我国，旱作物种植要求的水温范围为15~20℃,最低允许温度不得低于2℃；水稻种植要求的水温则不得低于20℃；所有种类的作物种植要求的水温都不得超过35℃。
②含沙量。水中含有的沙粒，若粒径较小（粒径<0.005mm），则具有较多的肥份，送入田间对作物生长有利，但过量输入，会影响土壤的通气性，不利于作物生长。而粒径较大的泥沙（0.005mm<粒径<0.1mm）不宜入渠，以免淤积渠道，更不宜送入田间。故规定灌溉水允许含沙粒径一般为0.005mm~0.01mm，允许含沙量视渠道输水能力而定；粒径0.05mm~0.1mm的泥沙，可以视情况少量输入田间；粒径大于0.1mm-0.15mm的泥沙则一般不允许入渠。
③含盐量。鉴于作物耐盐能力都有一定限度，灌溉水的含盐量（矿化度）应不超过许可浓度。因为含盐浓度过高，会使作物根系吸水困难，形成枯萎现象，还会抑制作物正常的生理过程（如光合作用等）。另外，过高的含盐浓度还会促进土壤的盐碱化发展。故灌溉水的允许含盐量一般应小于2g/L。
④有害物质含量。灌溉水中含有某些重金属如汞、鉻、铅和非金属砷以及氰和氟等元素，都是有毒性的。这些有毒物质，有的可直接使灌溉过的作物、饮用过的人畜或者生活在其中的鱼类中毒：有的可在生物体摄取这种水分后经过食物
链的放大作用，逐渐在较高级生物体内成千百倍地富集起来，造成慢性累积性中毒。因此，灌溉用水对于有毒物质的含量有严格的限制。含有病原体的水不能直接灌入农田，尤其不能用于生食蔬菜的灌溉。 B.最终方案：选择马清河作为灌溉水源
灌区所处环境年平均气温16.5℃，多年平均蒸发量1065mm，多年平均降水量1112mm。土壤及地下水的PH值属中性，无盐碱化威胁。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。根据上述灌溉水源选择的几项要求，结合马清河的河水状况，将其作为灌溉水源完全满足水源选择标准。 Ⅱ.取水口的位臵选定
取水口宜取在凹岸中点偏下游处，因为当取水口位于河流弯道时，最大水深位于凹岸中点稍偏向下游，取水口设在这里可以加大进流量,防止泥沙入渠(弯道环流原理)。并且，考虑到马头山从西向东方向高程先增大再减小，若在山头附近直接引水因地势由低到高无法实现，由于不知道山石的构成成分和山体厚度，通过挖隧道不知是否可行。同时灌区处于高程小于20m的区域，所以选择在马头山稍高于20m处沿等高线绕山修建干渠。沿着同一高度盘山修建，避免了挖隧道和高度变化可能导致引水不畅，为了尽量减小工程量和节约成本，选择在高程为22m处作为取水口，并沿等高坡面修建干渠。 （二）各级渠道和排水沟布臵 Ⅰ.渠道和排水沟布臵的理论依据 A.灌溉渠道系统的概念及其布臵
灌溉渠道系统是指从水源取水、通过渠道及其附属建筑物向农田供水、经由田间工程进行农田灌水的工程系统，包括渠首工程、输配水工程和田间工程三大部分。
1.布臵规划原则
（1）自流灌溉。干渠应当布臵在灌区的较高地带，其他各级渠道也应当布臵在各自控制范围之内的较高地带。 （2）安全可靠。渠道要避免深挖高填，山丘区渠系的上游还应当修建撇鸿沟。 （3）经济合理。渠线应当尽可能短直，以减少占地和工程量。 （4）方便管理。渠系的布臵要便于用水管理和工程管理。
（5）综合利用。山区、丘陵区的渠道布臵应集中落差，以便发电和进行农副业加工。
2.山区、丘陵区灌区的干、支渠布臵特点
由于山区、丘陵区地形比较复杂，岗冲交错，起伏剧烈，坡度较陡，河床切割比较深，比降大，耕地分散，位臵较高，所以干、支渠的布臵特点是：渠道高程较高，比降平缓，渠线较长且弯曲较多，深挖、高填渠段较多，沿渠交叉建筑物较多。渠道常和沿途的塘坝、水库相连，形成长藤结瓜式水利系统，以求增强水资源的调蓄利用能力和提高灌溉工程的利用率。
山区、丘陵区的干渠一般沿灌区上部边缘布臵，大体和等高线平行，支渠沿着两溪间的分水岭布臵。
3.山区、丘陵区灌区的斗、农渠布臵特点
山区、丘陵区的斗渠长度一般较短，控制面积较小，其间距主要根据机耕要
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求确定，和农渠的长度相适应。农渠的长度和控制面积也都较小。 B.排水沟道系统的组成及其布臵
排水系统一般包括排水区内的排水沟系和蓄水设施（如湖泊、河沟、坑塘等）、排水区外的承泄区以及排水枢纽（如排水闸、抽排站等）三大部分组成。 1.排水沟的布臵规划原则
（1）低处布臵（2）分片排水（3）洪涝分治（4）滞蓄结合（5）统筹规划（6）灌排分开（7）降低造价（8）安全可靠（9）综合利用 2.排水沟的设计
设计排水沟，一方面是要使沟道能通过排涝设计流量，使涝水能够顺利排入外河；另一方面，还要满足控制地下水位等要求。其设计水位分为排渍水位和排涝水位两种。 3. 排水设计标准
排水设计标准包括：排除地表多余降雨径流的除涝标准，控制农田地下水位的排渍标准。
（1）除涝设计标准
①以治理区发生一定重现期的暴雨，作物不受涝为标准。 ②以治理区作物不受涝的保证率为标准。
③以某一定量暴雨或者涝灾严重的典型年作为排涝设计标准。 （2）排渍设计标准
①设计排渍深度：日常情况下地下水位的埋深要求。
②设计耐渍深度：暴雨后规定时间内要求地下水位达到的埋深。 C.渠道和排水沟的配合方式
灌溉系统和排水系统的规划要互相参照、互相配合、通盘考虑。尤其斗、农渠和斗、农沟的关系更为密切，其配合方式选择相邻还是相间，主要取决于地形条件。地面向一侧倾斜的地区，渠道只能向一侧灌水，排水沟也只能接纳一边的径流，灌溉渠道和排水沟道只能并行，上灌下排，互相配合。 Ⅱ.各级渠道及排水沟的布臵方案 1.干渠与干沟
整个马清河灌区地势特征为从北到南，地势降低，因此，干渠应布设在灌区的北面，平行于东西走向，利于灌溉水的流动。干渠的布臵是从取水出起，沿约22m等高线沿马头山绕行向上，至约20m等高处平行于东西方向画出，贯穿整个灌区范围，总长度为14.703km。以灌区南部马清河为干沟。 2.支渠与支沟
支渠的布臵以满足灌区的需水要求为大前提。该灌区为从西到东地势降低地形，灌区中部含有吴家沟，申溪河，东部有龙尾河，可作排水之用，故在能够满足灌溉需要的前提下，本着减小工程量的原则，可以布臵四条支渠：第一条临近马头山，以吴家沟作排水沟，第二条在吴家沟旁边，将申溪河作排水沟，第三、四条布设在申溪河与龙尾河所夹区域，均向右侧灌溉。作为典型支渠的三支渠长度为5.550km。一、二、三、四支渠分灌的四部分灌溉区域面积分别为1.987万亩、2.894万亩、2.688万亩，4.117万亩，将干渠分为四段，各段长度分别为4.279km、2.967km、3.438km、4.019km。
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3.斗渠与斗沟
由于灌区相对来说比较平缓，因此斗渠沿等高线布臵，设计的典型斗渠长度为5.550km，间距为694m，一支渠包括有8条斗渠。 4.农渠与农沟
农渠的设计为每条斗渠包括6条农渠，农渠长度为694m，间距为243m。 注：结合马清河灌区的地形条件，确定斗、农渠的布臵形式为灌排相邻。 （三）渠系建筑物布臵
由于取水采用的是无坝取水，所以设臵渠首进水闸，调节引入干渠的流量。在每条支渠的分界处设臵节制闸，各支渠首需要设臵分水闸，干渠要经过吴家沟和申溪河，需要在河上设臵渡槽，每级渠道需要设臵退水渠。 三.计算渠道设计流量 （一）确定工作制度
Ⅰ.确定工作制度的理论依据：
渠道工作制度即渠道的输水工作方式，分为轮灌和续灌两种。
其中，续灌是在一次灌水延续时间内自始至终连续输水，但是考虑到在灌溉时各用水单位受益应当均衡，避免过多水分造成灌水组织和生产安排的困难，故建议一般灌区面积较大的灌区，干、支渠采用续灌。
轮灌则是同一级渠道在一次灌水延续时间内轮流输水。鉴于轮灌会加大渠道设计，也将增加渠道的土方量和渠道建筑物的工程量，如果流量过分集中，还会造成劳力紧张，在干旱季节还会影响各用水单位的均衡受益。所以建议较大灌区对于斗、农渠实行轮灌。
轮灌时还应当注意不管其形式为集中分组还是插花编组，轮灌组的数目太多会造成劳动力紧张，一般以2-3组为宜。 Ⅱ.灌溉制度的最终方案
马清河灌区属于大中型灌区，考虑到轮灌以及续灌方式各自的特点，以及其用水习惯和行政区划，故确定马清河灌区的灌溉制度为干支渠续灌，斗、农渠轮灌。且斗、农渠轮灌各分2组。 （二）计算灌区内作物的灌水模数
设计流量的概念：在灌溉设计标准条件下，为了满足灌溉用水要求，需要渠道输送的最大流量。它是设计渠道断面和渠系建筑物尺寸的主要依据。 公式：
设计流量=设计毛流量=设计净流量+输水损失+田间损失
设计净流量=设计灌水率×控制灌溉面积 Ⅰ.早稻灌溉制度的计算
早稻耗水存在以下几个关系式：
早稻的需水量+田间深层渗漏量=田间耗水量
需水量ET= 需水系数*该阶段80cm口径蒸发皿的蒸发量 田间深层渗漏量=该阶段渗透强度*该阶段生长天数
表一 早稻各生育期耗水量计算 生 育 阶 段 复苗 分蘖分蘖孕穗 抽穗 乳熟 黄熟 全生 4
前 后 2/6~16/6 15 25 20-50-100 1.3 17/6~1/7~130/6 1/7 14 21 20-50-90 1.3 11 13 10-40-50 1.3 育期 12/7~25/4~20/7 20/7 9 8 湿润 1.3 87 100 起止日期（日25/4~5/5~115/5~/月） 4/5 4/5 1/6 天 数 10 10 18 模比系数（%） 7 8 18 田间允许水10-3010-4020-50层深（mm） -50 -80 -90 渗透强度（mm/d） 阶段水面增发量(mm) 阶段需水系数a 阶段需水量(mm) 阶段渗透量(mm) 阶段耗水量(mm) 1.3 1.3 1.3 394.034.73 38.06 69.5 71.85 67.06 62.06 50.78 4 1 394.027.58 31.52 70.93 98.51 82.75 51.23 31.52 4 13 13 23.4 19.5 18.2 100.95 14.3 11.7 113.1 0.07 0.08 0.18 0.25 0.12 0.13 0.08 118.040.58 44.52 94.33 1 507.165.53 43.22 4 每日耗水量(mm) 4.06 4.45 5.24 7.87 7.21 5.96 4.80 5.83
表二 马清河灌区早稻灌溉制度计算表
日期 生育期 24 25 4月 26 27 28 29 复苗期 30 1 5月 2 3 4 5 分蘖
设计灌水层 逐日耗水量 逐日降雨 1.5 淹灌水层变化 10 25.94 21.88 17.82 15.26 11.2 27.14 23.08 19.02 18.36 50 46.75 灌水量 20 20 排水量 56.30 10-30-50 4.06 3.4 92 10-40-80 4.45 5
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