遼陽灌區渠道水利用系數計算方法研究

賈銘洋

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000)

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遼陽灌區渠道水利用系數計算方法研究

賈銘洋

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000)

大中型灌區所控制的灌溉面積較大，情況復雜，對灌區渠系水利用系數進行科學合理的評價是亟待解決的問題。通過對遼陽灌區渠道水利用系數的測試分析，在利用等比數列求和公式的基礎上，總結一套較為科學的評價灌區渠道水利用系數的方法。

遼陽灌區；渠道；水利用系數；計算方法

1 遼陽灌區的基本情況

遼陽灌區為中型灌區，位于太子河中部遼陽市城西的平原沿河地區。灌區收益單位跨一縣一區。灌區設計灌溉面積1萬hm2，有效灌溉面積8000hm2，目前實際灌溉面積6737hm2。渠系工程全長為515.74km。全區設有1條干渠，6條支渠，71條斗渠，432條農渠[1]。

2 測試要求

2.1 代表渠選取原則

1)所選的典型渠道能代表整個灌區或各支渠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或支渠該級渠道相接近[2]。

2)為了保證測驗的精度和資料的可靠程度，滿足規范的要求及資料分析的需要，所選的渠段長度要足夠，以減小流量測驗誤差[3]。各級渠道的選用情況見表1。

2.2 儀器設備

干渠和支渠在流量和水深條件較好的條件下，ls25-1、ls-78型流速儀的測定范圍就可滿足測速要求。斗渠和農渠的流速較小，采用常規的儀器無法施測或不能保證精度，采用ls-45型流速儀和ADV新型儀器，以及采用V型量水堰等[4]。

表1 各級渠道選用情況

3 渠道水利用系數計算

3.1 渠道水利用系數基本公式

通常所說的利用系數是指某級或渠系首尾之間的利用系數，在渠道任意兩斷面上若測得流量分別為Q上和Q下，且兩端面間距已知△L，渠道的長度為L，則該渠道的水利用系數為：

η渠道=η渠段L/△L=(Q下/Q上)L/△L

(1)

式中：η渠道為渠道水利用系數；η渠段為典型渠段的渠道水利用系數；Q上、Q下為典型渠段上下斷面的流量；L為該級渠道的長度；△L為典型渠道的長度。

嚴格的講是該渠道的渠尾利用系數，而不是渠道的平均利用系數。下面通過對遼陽灌區的渠道水利用系數的測試分析，提出渠系水利用系數計算方法[5]。

3.2 農渠利用系數

每條支渠上選取一條農渠，共選取典型農渠段6處。根據公式(1)計算典型農渠的利用系數，計算過程見表2。

表2 農渠利用系數計算表

以上計算的農渠渠道水利用系數即認為每一個農渠只控制一個地塊，只承擔輸水任務而無分配水流作用。但實際上農渠是具有多口分流特征，承擔著田間水量的分配任務。農渠上地塊的分布如圖1所示。

圖1 農渠上地塊分布圖

從圖1中不難看出，只有在An地塊上，農渠的利用系數才為η，而在其它地塊上農渠利用系數是不為η。距離渠首越近，利用系數越大。如果不對以上所求系數進行修正，那么我們所求的農渠利用系數將比實際的利用小得多。需要對農渠水利用系數進行修正。下面進行公式推導[6]。

設農渠渠道商有n個地塊(見圖1)，那么在不考慮從斗渠到農渠的第1個開口的情況下(從斗渠到農渠的第1個開口距離s很小，為推導公式的需要，忽略不計)，農渠被分成n-1段。設農渠全段的渠道水利用系數為η，那么根據公式(1)求出從斗渠至農渠開口隔斷的渠道水利用系數為：

各渠段的η段已求出，設進入各地塊的水量為Wi,整個農渠渠道水利用系數采用水量加權的辦法求出，表示為

(2)

水量加權的方法求渠道水利用系數，是比較科學的。但實用性不強，主要是進入各地塊的水量不易測量。但因為Wi=AiM(M為灌溉定額，為定值)，則公式(2)轉化為：

(3)

即渠道水利用系數推求方法由水量加權轉化為面積加權。

因為農渠上進入地塊的開口基本上等距排列，每個塊地的面積基本相等[7]。即A1=A2=A3=…=An，將各渠段利用系數帶入公式：

不難看出，上式中分子部分是公比為的等比數列，根據等比數列求和公式，對上述公式進行簡化。

(4)

公式(4)即為農渠渠道利用系數修正公式，式中n為農渠上的地塊數。利用公式(4)對農渠利用系數進行修正，計算過程見表3。

表3 農渠利用系數修正表

3.3 斗渠利用系數

根據公式(1)對各典型斗渠的渠道水利用系數進行計算。跟農渠一樣，斗渠的利用系數也涉及到修正的問題[8]。由于二者的修正原理一致，直接采用公式(4)進行修正，成果見表4。

表4 斗渠利用系數修正表

3.4 支渠渠道水利用系數

根據公式(1)對各支渠的渠道水利用系數進行計算。同樣，對于支渠的利用系數也要進行修正，修正方法同農渠一樣，成果見表5。

表5 支渠利用系數修正表

3.5 干渠渠道水利用系數

干渠共分兩段，根據公式(1)求出干渠渠道水利用系數為：

η干1=0.949，η干2=0.9680。

3.6 灌區渠系水利用系數

首先根據公式求出各支渠渠系水利用系數，見表6。

表6 支渠渠系水利用系數計算表

全灌區渠道水利用系數仍采用面積加權法計算，即用每個支渠渠道水利用系數乘以其所控制的灌溉面積之和除以灌區的總面積。根據公式(3)

4 結 語

通過對遼陽灌區渠道水利用系數的計算分析，得出如下結論：采用面積加權法是一種科學的、有效的推求大中型灌區渠道水利用系數的方法。該方法計算簡便，可操作性強，是評價大中型灌溉區渠道水利用系數的途徑。

[1]馬永仁,朱美玲,王新.干旱區流域水權結構體系研究[J].水利規劃與設計,2012(02):1-4，14.

[2]陸文聰,覃瓊霞.以節水和水資源優化配置為目標的水權交易機制設計[J].水利學報,2012(03):323-332.

[3]張慶文.我國水權交易實施和研究進展[J].水利規劃與設計,2012(05):11-13，19.

[4]張紹軍.實踐最嚴格水資源管理制度的探索[J].水利技術監督,2013(05):23-26.

[5]李國強.灌區實施水保耕作的防蝕作用及效益[J].水土保持應用技術，1997(04)：1-3.

[6]鄭祥樂.淺析新疆灌區鹽堿地成因分析及治理措施[J].水土保持應用技術，2014(02)：29-30.

[7]王士蘭.黑龍江省大中型灌區量水現狀及對策[J].水利規劃與設計,2012(05):48-50.

[8]劉海娟.灌區水資源供需水量平衡分析[J].水利技術監督,2015(05):64-66.

1007-7596(2017)01-0043-03

2016-12-15

賈銘洋(1983-)，男，遼寧遼陽人，工程師，研究方向為水文與水資源、水環境等。

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