川中丘陵小流域集雨利用工程设计分析

来源: www.sblunwen.com 作者:ya6310 发布时间:2012-11-15 论文字数:1916字
论文编号: sb201211131037524123 论文语言:中文 论文类型:-
雨水集蓄利用工程对该流域可集蓄水量进行充分利用,可有效地解决农业生产中发生的季节性干旱,高效利用雨水资源,促进川中丘陵区的农业发展。

1.截流输水工程设计研究


在截流输水工程设计前,必须首先确定工程的设计规模,因而必须对产汇流进行研究和计算。一般采用圣维南方程求数值解。其方程组如下:( Vy)x+yx= i( x,t) - f( x,t) = r( x,t)S0- Sf=yx+1gVt+VgVx+Vgy[i( x,t) - f( x,t{) ]( 7)式中,y 为坡面流水深; V 为坡面流速; i 为降雨强度; f为下渗率; r 为净雨强度; S0为坡面坡度; Sf为摩阻坡度; g 为重力加速度。


1.1单体最大汇流量确定
李子溪流域集雨坡面为自然坡面,土地类型为林草地、荒地、坡地或难利用土地,若单个集流场集流坡面 L0= 100 m,糙率 n = 0. 05,南充站最大暴雨强度 45mm / h,在不计降雨损失的情况下,汇流计算过程如下[8]:首先计算运动流数,判定是否可以用运动波求解:K = 1. 72n1. 2S0. 40L0. 20r-0. 8× 106= 1. 72 × 0. 051. 2×0. 050. 1× 1000. 2× 45-0. 8× 106= 1 073 > > 10因此,可以用运动波近似求解析解。其具体步骤如下。第 1 步计算平衡时间。te=1r0. 4(nL0S1 /20)0. 6=1450. 4(0. 05 × 100 × 1 0000. 050. 5)0. 6= 88 s = 1. 46 min第 2 步计算平衡时坡面流水面线。y = (nxrS1 /20)0. 6= (0. 05 × 450. 050. 5)0. 6x0. 6= 3. 996x0. 6将 x 用 m 计,y 以 mm 计,对上式进行变换,结果如下:y = 0. 116 × 3. 996x0. 6= 0. 464x0. 6根据 x = L0= 100 m,可以求得 y0= 0. 464 ×1000. 6= 7. 35 mm第 3 步计算坡脚平衡时流量 qe。qe= L0r = 100 × 45 × 10-3/3 600 = 1. 25 × 10-3m2/ s第 4 步计算上涨过程。q = qe(ttc)5 /3= 1. 25 × 10-3× (t1. 46 × 60)5 /3= 7. 23 × 10-4t5 /3( m2/ s) •mm


1.2截流输水工程断面设计
当集雨面汇集雨水后,雨水通过截流输水工程,经沉沙凼等净化设施净化后,进入蓄水设施。因此,根据坡脚平衡流量及单体蓄水设施集流面积,可以确定截流输水工程的断面尺寸。截流输水工程的断面尺寸可以是矩形、U 形、梯形等。根据水力学恒定一元流连续性方程和最佳水力断面确定尺寸:槡Q = AC RjR = A / xC =1nR1 /{6( 8)式中,Q 为不同设计保证率下的沟渠过水流量,m3/ s;A 为过水断面面积,m2; i 为渠道坡降; R 为渠道水力半径,m; X 为湿周,m; C 为谢才系数; n 为糙率。


2.雨水高效利用设计研究


2.1流域内作物水分盈亏
雨水集蓄工程的最终目的是集蓄水源并加以利用,充分、高效利用雨水是雨水集蓄工程的核心。针对李子溪流域,在 80% 降水保证率下,年灌溉需水量为21 296万 m3,而同时期年集蓄雨量为 5 850 万m3,仅为全年灌溉需水量的 1/4 左右,因此,对于有限的集蓄雨水,必须合理、高效利用,才能使田间作物产量增加的同时发挥出雨水资源的价值。本文主要对李子溪流域内不同降水概率下水稻的水分盈亏时间和盈亏量进行分析。


2.2补灌制度的确定
合理的补充灌溉制度,即在上半年保障水田作物旱地作物关键需水期的供水,能够在有限的水源条件下,最大程度保障作物产量,达到雨水高效利用的目的。补充灌溉是指在流域内作物需水关键期进行少量的水分补给,以此来减小或缓解由于水分亏缺对作物产量造成的不利影响。而在连续干旱的情况下,补充灌溉可以减小连续干旱时长,起到保苗的作用[10]。经综合分析,枯水年李子溪流域内主要种植作物的补充灌溉制度安排如下: 水田作物中的水稻在 5 月中旬、6 月下旬的拔节孕穗期进行 2 次补充灌溉,灌溉水量为 90 mm; 油菜在 1 月下旬、2 月中旬、3 月中旬的返青至苗期间进行 3 次补充灌溉,灌溉水量为 80 mm。旱地作物中的冬小麦在抽穗灌浆期,即 1 月下旬、2 月下旬进行 2 次补充灌溉,灌溉水量为 20 mm; 夏玉米在4 月中旬、5 月中旬的拔节抽雄期进行 2 次补充灌溉,灌溉水量为 50 mm。至此流域农地作物净灌溉水量为5 827 万 m3,集蓄设施容积利用率 99. 6%。

 


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