灌區水利用系數的具體測量方法探究

包喜本

(榆樹市水利勘測設計處,吉林 榆樹 130400)

1 渠系水利用系數

1.1 渠系水利用系數的影響因素

渠系水利用系數是指灌區末級固定渠道放出的總水量于渠首因進水量的比值。渠道水利用系數的影響因素是多方面的，其中主要因素為渠道的防滲措施、土壤的透水性能、輸水流量和地下水水位。

(1)渠道的防滲措施

渠道防滲可以有效降低水的散失，對地下水位進行掌握，使渠道水利用系數增加的有效方式。現在，我們所使用的防滲辦法由 土料防滲，膜料以及砼防滲。依據相應的材料的顯示，土料夯擊可使滲流造成的流逝水減少45%。使用砼襯砌能夠將滲漏減少70%以及75%，塑料膜防滲可減少50%到90%的水分流逝。對各種形式的防滲辦法進行靈活選擇，并掌握每種方法的防滲效果，是有助于判定數據測定手段的，有助于準確測定最終結果。

(2)渠道土壤的透水性能

渠道的水運輸效果和渠道的土壤組成和透水空隙有很直接關系。土壤的滲透性和土壤的密度和 成分相關。土壤可以分為壤土、粘土以及壤土三種土。砂土有細沙以及粗砂兩種成分，也包含極少量的粘粒以及粉砂。所以，往往顆粒很大，粘性差并且有大量空隙，所以容易滲水。所以這種土壤因為下滲造成的水損失在程度上很大而不具備很大的利用系數。粘土中的粘粒以及粉砂占絕大多數，因此質量大而粘度很強。這當中粉砂和細沙的含量和粘粒有一定類似，顆粒的大小和空隙的大小都比較合理。比砂土粘性大，而比粘土粘性小，渠道下滲量和水利用系數也保持在一個比較中間而平衡的位置。

(3)輸水流量與地下水水位

水的通行量越大就可帶來更大的移動速度，進而使水流時間控制在一定時間內。流量滲透絕少造成很大的損失，水利用系數也相應較大。反之說來，渠道水量大小值越少，流動速度也會變慢，單位水流通時間增加，相對流量損失程度就會越大，相對利用系數也會變小。另外地下水位深淺程度和水渠利用系數之間有直接聯系，如果地下水水平線高則使渠系下方水飽和程度增加，有利于降低下滲。并在水利用系數值上有所增加。

1.2 渠系水利用系數測量的基本方法

(1)靜態測定法

《節水灌溉技術規范》對此法的要求為："應選擇一段具有代表性的渠段，長度為50～100m，兩端堵死，渠道中間設置水位標志，然后向渠中充水，觀測該渠段內水位下降過程，根據水位的變化即可計算出損失水量和渠系水利用系數。"但是沒說到具體用于測定的程序和計算形式。上述方式選擇渠道長度上很短因此不可作為代表事例，并且對流量的變動以及損失之間的相關未作討論。所以對斗渠和其他各級渠道進行測定時最好另謀他法，不過，在渠道不長，流量不大的毛渠或者農渠仍推薦使用靜態測定。

1.3 渠系水利用系數的測量

1.3.1 代表渠段的選擇

代表渠段選擇應遵循如下基本原則：一是所選的典型渠道能代表整個灌區的同級渠道的平均水平，渠道的土質、防滲措施、輸水流量的大小和工程完好率等指標應與全灌區該級渠道相接近。二是為減少工作量，可采取抽樣測量，但測渠應有足夠的數量：對于大型灌區，總干渠1條，干渠不少于2條，支渠不少于2條，斗渠不少于3條，農渠不少于4條；對于小型灌，干渠1條，支渠不少于2條，斗渠不少于2條，農渠不少于3條。三是所選的渠段要有足夠的長度：流量小于1m3/s，長度不小于1km；流量小于1～10m3/s，長度不小于3km；流量小于1m3/s，長度不小于5km；流量小于10～30m3/s，長度不小于10km，在滿足上述條件的前提下，代表渠段的長度盡量接近灌區同級渠道的平均長度。

1.3.2 流量測驗

距離不長而水量不大時，在水利用系數的計算上可能出現的最嚴重的問題是測量偏離造成的誤差。而影響系數值的判斷，因此，測量時必然要在精度上花很大功夫。總結說來對測驗造成負面影響的因素有選擇斷面時的偏移，測量儀器的精確度，速度，深度，寬度測定時難以避免的誤差，為了不讓誤差產生質的破壞，需要以下面幾項考慮。

(1)測流斷面：測流斷面首先在形狀的選擇上注意通順一致，并且地形和水流狀態平穩，無轉彎和阻塞，回流等狀況如果斷面存在淤泥、雜草和垃圾時，需要合理整治，整治長度值通常需超過5倍于水面寬度，或用水泥板和木板等特別在斷面進行襯砌。

(2)測流儀器:干渠和支渠流量和水深條件較好，LS25-1、LS-10型等常規流速儀的測定范圍即可滿足測深和測速的要求，因此干渠和支渠的流量測驗可選用上述常規的儀器。斗渠和支渠的水深和流速均較小，采用常規的儀器無法施測或不能保證精度，宜采用專門測量低水位、小流速的ADV等新型儀器。流速儀應選擇新的或使用時間短的，若使用兩臺流速儀同時測流，要進行比測，作一致性修正。觀測農渠流入水稻格田水量時，由于流量很小

水位變化較快，無法用流速儀測流，此時應采用V型量水堰,通過觀測水位和時間的方法測量流入田間的水量。

(3)測量精度：測長和測寬最好用鋼尺量測，重復三次，取平均值。測深垂線按精密水道斷面要求布設，控制斷面地形轉折變化，水深要讀到毫米。測速垂線按精測法布設，測點按三點法和五點法，測流不低于100秒，測量的流速計至小數后三位，特別小時流速可計至小數后三位。流量成果計算到小數后四位。

(4)測次安排：在上述利用系數中，同一區段的防滲辦法使用與土壤成分的差異會給渠系系數造成相同的影響。這時渠系系數若想出現變化，主要是和渠道的運作方式有直接關系，并受到水的流量，地下水多少等因素制約影響。自然也會被植物的需水狀態和降水的形式所影響。不同階段的渠道在流量以及水位上因為時間的變化顯示出明顯的差異性，所以，流量測驗和灌溉期需要保持一致，依據灌溉制度的要求，對渠段進行劃分，選擇有代表性者作為計量平均值。獲得相應灌溉值。

2 田間水利用系數

2.1 田間水利用系數計算的基本方法

田間水利用系數凈灌水定額與末級固定渠道放出的單位面積灌水量的比值。對于稻田來說，灌區灌溉水可分為水田泡田期水稻生育期兩個階段，由于泡田期和生育期水田的灌水規律和耗水方式差異很大，因此應分別測定田間水利用系數，采用水量加權的方法計算全灌區整個灌溉期的田間水利用系數。

2.3 田間水利用系數計算

用泡田期的凈灌溉定額除以泡田期的灌水量求得泡田期的田間水利用系數，將生育期的凈灌溉定額除以生育期的灌水量求得生育期的田間水利用系數，將其一并代入公式（18）后即可求得全灌溉期的田間水利用系數。按上述方法計算了七星農場種子站灌區田間水利用系數，計算結果：泡田期田間水利用系數為0.93，生育期田間水利用系數為0.96，灌區整個灌水期的田間水利用系數為0.95。

3 灌溉水利用系數

這和灌區對水的使用程度和使用水平有關，此數值的計算可以用田間水利用系數和渠系系數相乘得到。根據上述公式可看出，水沒有充分利用的重要原因是大部分水都在渠道流通過程中散失。所以，增強灌區的滲流控制，提高渠道水利用率是必要的，應從管理做起，以水源的持續利用作為重要理念依據。本文認真說明了灌溉系數這個能對工程質量和灌溉方法，用水充分程度有直接意義的指標的測量手段分類說明。講解幾種易懂而容易操作的方法，有利于相關人士在未來的工作中對此種工作的參考使用。

[1]陳俊,邱洋,李石.灌區灌溉水利用系數測定與分析，2012.

[2]郭相平.通過灌溉田間取水口測量流量1992.