遼陽(yáng)灌區(qū)渠道水利用系數(shù)計(jì)算方法研究

賈銘洋

(遼寧省遼陽(yáng)水文局，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

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遼陽(yáng)灌區(qū)渠道水利用系數(shù)計(jì)算方法研究

賈銘洋

(遼寧省遼陽(yáng)水文局，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

大中型灌區(qū)所控制的灌溉面積較大，情況復(fù)雜，對(duì)灌區(qū)渠系水利用系數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)價(jià)是亟待解決的問題。通過(guò)對(duì)遼陽(yáng)灌區(qū)渠道水利用系數(shù)的測(cè)試分析，在利用等比數(shù)列求和公式的基礎(chǔ)上，總結(jié)一套較為科學(xué)的評(píng)價(jià)灌區(qū)渠道水利用系數(shù)的方法。

遼陽(yáng)灌區(qū)；渠道；水利用系數(shù)；計(jì)算方法

1 遼陽(yáng)灌區(qū)的基本情況

遼陽(yáng)灌區(qū)為中型灌區(qū)，位于太子河中部遼陽(yáng)市城西的平原沿河地區(qū)。灌區(qū)收益單位跨一縣一區(qū)。灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積1萬(wàn)hm2，有效灌溉面積8000hm2，目前實(shí)際灌溉面積6737hm2。渠系工程全長(zhǎng)為515.74km。全區(qū)設(shè)有1條干渠，6條支渠，71條斗渠，432條農(nóng)渠[1]。

2 測(cè)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(gè)灌區(qū)或各支渠同級(jí)渠道的平均水平，渠道的土質(zhì)、防滲措施、輸水流量的大小和工程完好率等指標(biāo)應(yīng)與全灌區(qū)或支渠該級(jí)渠道相接近[2]。

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

2.2 儀器設(shè)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(cè)定范圍就可滿足測(cè)速要求。斗渠和農(nóng)渠的流速較小，采用常規(guī)的儀器無(wú)法施測(cè)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(jí)渠道選用情況

3 渠道水利用系數(shù)計(jì)算

3.1 渠道水利用系數(shù)基本公式

通常所說(shuō)的利用系數(shù)是指某級(jí)或渠系首尾之間的利用系數(shù)，在渠道任意兩斷面上若測(cè)得流量分別為Q上和Q下，且兩端面間距已知△L，渠道的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則該渠道的水利用系數(shù)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(shù)；η渠段為典型渠段的渠道水利用系數(shù)；Q上、Q下為典型渠段上下斷面的流量；L為該級(jí)渠道的長(zhǎng)度；△L為典型渠道的長(zhǎng)度。

嚴(yán)格的講是該渠道的渠尾利用系數(shù)，而不是渠道的平均利用系數(shù)。下面通過(guò)對(duì)遼陽(yáng)灌區(qū)的渠道水利用系數(shù)的測(cè)試分析，提出渠系水利用系數(shù)計(jì)算方法[5]。

3.2 農(nóng)渠利用系數(shù)

每條支渠上選取一條農(nóng)渠，共選取典型農(nóng)渠段6處。根據(jù)公式(1)計(jì)算典型農(nóng)渠的利用系數(shù)，計(jì)算過(guò)程見表2。

表2 農(nóng)渠利用系數(shù)計(jì)算表

以上計(jì)算的農(nóng)渠渠道水利用系數(shù)即認(rèn)為每一個(gè)農(nóng)渠只控制一個(gè)地塊，只承擔(dān)輸水任務(wù)而無(wú)分配水流作用。但實(shí)際上農(nóng)渠是具有多口分流特征，承擔(dān)著田間水量的分配任務(wù)。農(nóng)渠上地塊的分布如圖1所示。

圖1 農(nóng)渠上地塊分布圖

從圖1中不難看出，只有在An地塊上，農(nóng)渠的利用系數(shù)才為η，而在其它地塊上農(nóng)渠利用系數(shù)是不為η。距離渠首越近，利用系數(shù)越大。如果不對(duì)以上所求系數(shù)進(jìn)行修正，那么我們所求的農(nóng)渠利用系數(shù)將比實(shí)際的利用小得多。需要對(duì)農(nóng)渠水利用系數(shù)進(jìn)行修正。下面進(jìn)行公式推導(dǎo)[6]。

設(shè)農(nóng)渠渠道商有n個(gè)地塊(見圖1)，那么在不考慮從斗渠到農(nóng)渠的第1個(gè)開口的情況下(從斗渠到農(nóng)渠的第1個(gè)開口距離s很小，為推導(dǎo)公式的需要，忽略不計(jì))，農(nóng)渠被分成n-1段。設(shè)農(nóng)渠全段的渠道水利用系數(shù)為η，那么根據(jù)公式(1)求出從斗渠至農(nóng)渠開口隔斷的渠道水利用系數(shù)為：

各渠段的η段已求出，設(shè)進(jìn)入各地塊的水量為Wi,整個(gè)農(nóng)渠渠道水利用系數(shù)采用水量加權(quán)的辦法求出，表示為

(2)

水量加權(quán)的方法求渠道水利用系數(shù)，是比較科學(xué)的。但實(shí)用性不強(qiáng)，主要是進(jìn)入各地塊的水量不易測(cè)量。但因?yàn)閃i=AiM(M為灌溉定額，為定值)，則公式(2)轉(zhuǎn)化為：

(3)

即渠道水利用系數(shù)推求方法由水量加權(quán)轉(zhuǎn)化為面積加權(quán)。

因?yàn)檗r(nóng)渠上進(jìn)入地塊的開口基本上等距排列，每個(gè)塊地的面積基本相等[7]。即A1=A2=A3=…=An，將各渠段利用系數(shù)帶入公式：

不難看出，上式中分子部分是公比為的等比數(shù)列，根據(jù)等比數(shù)列求和公式，對(duì)上述公式進(jìn)行簡(jiǎn)化。

(4)

公式(4)即為農(nóng)渠渠道利用系數(shù)修正公式，式中n為農(nóng)渠上的地塊數(shù)。利用公式(4)對(duì)農(nóng)渠利用系數(shù)進(jìn)行修正，計(jì)算過(guò)程見表3。

表3 農(nóng)渠利用系數(shù)修正表

3.3 斗渠利用系數(shù)

根據(jù)公式(1)對(duì)各典型斗渠的渠道水利用系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。跟農(nóng)渠一樣，斗渠的利用系數(shù)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(jìn)行修正，成果見表4。

表4 斗渠利用系數(shù)修正表

3.4 支渠渠道水利用系數(shù)

根據(jù)公式(1)對(duì)各支渠的渠道水利用系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。同樣，對(duì)于支渠的利用系數(shù)也要進(jìn)行修正，修正方法同農(nóng)渠一樣，成果見表5。

表5 支渠利用系數(shù)修正表

3.5 干渠渠道水利用系數(shù)

干渠共分兩段，根據(jù)公式(1)求出干渠渠道水利用系數(shù)為：

η干1=0.949，η干2=0.9680。

3.6 灌區(qū)渠系水利用系數(shù)

首先根據(jù)公式求出各支渠渠系水利用系數(shù)，見表6。

表6 支渠渠系水利用系數(shù)計(jì)算表

全灌區(qū)渠道水利用系數(shù)仍采用面積加權(quán)法計(jì)算，即用每個(gè)支渠渠道水利用系數(shù)乘以其所控制的灌溉面積之和除以灌區(qū)的總面積。根據(jù)公式(3)

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)遼陽(yáng)灌區(qū)渠道水利用系數(shù)的計(jì)算分析，得出如下結(jié)論：采用面積加權(quán)法是一種科學(xué)的、有效的推求大中型灌區(qū)渠道水利用系數(shù)的方法。該方法計(jì)算簡(jiǎn)便，可操作性強(qiáng)，是評(píng)價(jià)大中型灌溉區(qū)渠道水利用系數(shù)的途徑。

[1]馬永仁,朱美玲,王新.干旱區(qū)流域水權(quán)結(jié)構(gòu)體系研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2012(02):1-4，14.

[2]陸文聰,覃瓊霞.以節(jié)水和水資源優(yōu)化配置為目標(biāo)的水權(quán)交易機(jī)制設(shè)計(jì)[J].水利學(xué)報(bào),2012(03):323-332.

[3]張慶文.我國(guó)水權(quán)交易實(shí)施和研究進(jìn)展[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2012(05):11-13，19.

[4]張紹軍.實(shí)踐最嚴(yán)格水資源管理制度的探索[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2013(05):23-26.

[5]李國(guó)強(qiáng).灌區(qū)實(shí)施水保耕作的防蝕作用及效益[J].水土保持應(yīng)用技術(shù)，1997(04)：1-3.

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

[7]王士蘭.黑龍江省大中型灌區(qū)量水現(xiàn)狀及對(duì)策[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2012(05):48-50.

[8]劉海娟.灌區(qū)水資源供需水量平衡分析[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2015(05):64-66.

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2016-12-15

賈銘洋(1983-)，男，遼寧遼陽(yáng)人，工程師，研究方向?yàn)樗呐c水資源、水環(huán)境等。

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