引嫩渠道渗漏损失的测定方法

马景荣

(黑龙江省引嫩工程管理处，黑龙江 大庆 163000)

引嫩渠道总长245 km，其中渠首11 km坐落在嫩江滩地上，地质组成为沙土及砾石，为强渗漏段。如能准确测定渠道各段渗漏损失数量，对渠道运行管理和供水调度提供科学依据具有重要意义。下面介绍几种渠道损失的测定方法。

1 动水测定法

选定一典型渠段，分别测量渠道进水断面和出水断面的流量，二者的差值即为该渠段的渗漏损失量，常以每公里损失流量占该渠段流量的百分数表示，即:

式中:δ为每公里损失的流量占进入该渠段流量的百分数;Qj为进水断面的流量，m3/s;Qc为出水断面的流量，m3/s;L为渠段长度，km。

选择典型渠段时，渠道类别、大小和水文地质条件要有代表性，渠段要顺直完整，断面要规则。并有足够的长度。当正常流量 Q ＜1m3/s时，渠段长度 L≥1km;当 Q=1～10m3/s时，L≥3km;当Q=10～30m3/s时，L≥5km;当Q=30～100m3/s时，L≥10km.对于透水性弱或有防渗层的渠道，L应更长一些。

同一渠道在不同季节和通过不同流量时，其渗漏损失也不同，因此，应分别测定不同季节、不同流量下的渗漏损失。此外，渠道渗漏损失还随渗漏过程中所处的渗漏阶段不同而不同。因此，需考渠道虑渗漏强度随使用时间的变化，最好是测定渠道从出渗到稳渗的全过程，绘出渗漏损失过程线进行分析。由初渗到稳渗的时间，一般是3～5 d，也有的是5～7 d或更长。

测流期间渠道水位必须保持不变，以免过水断面发生变化，造成误差。此外，还应将渠道上的分水口和泄水口严密封闭，以保证进、出水断面流量的差值纯系渠段的渗漏损失;否则，就要把渠段内所有分出和泄走的水量准确测量，计入出水部分;从周围地带进入渠段的水量也要准确测量，计入进水部分。渗漏损失很小的渠道，流程上的蒸发量应与渠道流量测量同步进行，并计入出水部分。渠段降水量也应与流量测量同步进行，计入进水部分。

实测断面流量，有流速仪、量水堰、量水槽等方法，近年超声波流量仪也多有使用。实际可根据具体情况选用。一般大型渠道多用流速仪法、小型渠道用量水堰法测流。

在渠道运用过程中，也可以利用渠系建筑物(如水闸、涵洞、渡槽、跌水等)测流，确定两个建筑物之间的渗漏损失。方法是在渠道运行期间，记录进入上游建筑物的流量，流入各分水渠道的流量以及通过下游建筑物的流量，按下式计算该渠段渗漏损失:

式中:Si为该渠段渗漏损失流量，m3/s;Qj为进入上游建筑物的流量，m3/s;Qc为通过下游建筑物的流量，m3/s;ΣQf为流入各分水渠道流量的总和，m3/s;δ为每公里损失的流量占进入该渠段流量的百分数，%;L为渠段长度，km。

在测流期间，渠道水位应尽量保持稳定，如果渠道水位有变化，则上、下游建筑物和各分水口测流的时间必须和水的流程时间相适应。

动水测定法简单易行，对渠道正常的运行影响不大，适用于渠段较长或渗漏损失大的渠道。在小型渠道上用量水堰测流。简单方便，精度很高，利于测定渠系水的渗漏损失，但测流人员要有熟练的技术，如此才能得出应有的精度。

2 静水测定法

按渠道类别、断面大小和水文地质条件等选择具有代表性、渠段顺直完整、断面规则、具备水源和交通条件，并具有暂时停水测渗可能的典型渠段，长度一般为30～50 m，两端修筑横隔堤及渗漏平衡区，渠道中间和两端分别设立水尺或水位测针，然后向渠段和渗漏平衡区中同时注水至设计水位，每隔一定时段Δt，观测水位下降值Δh，每次观测后随即加水补充至设计水位;或每隔一定时间段Δt，加入水量Δw，维持其设计水位。如此反复进行，直至达到稳渗阶段位置。其渗漏损失按下式计算

式中:Si为该渠段渗漏损失流量，m3/s，在渗漏过程中也可称为该渠段的渗漏强度;Lm为渠段长度，m，取两端隔堤间同高程对应点距离的平均值;BW为水位下降后的渠水面平均宽度，m;Δh为Δt时间段内的水位下降值，m;Δt为观测时间间隔，s;ΔW为Δt时间段内加入的水量，m3。

显然，采用实测加入水量ΔW的方法比观测水位下降值Δh的方法成果精度高。

测渗渠段的长度，取决于加水条件、渠道断面大小、纵比降与渗漏情况等因素，以能代表测渗渠道渗漏特性为原则。一般渠道断面越大，测渗渠段越长。当渠道纵比降比较大时，测渗段长度应以渠段首末两端的水深差不超过其平均水深的10%来选定。测渗时段Δt根据水位下降值Δh的大小确定。每次水位下降值Δh以控制在测渗水深的5%左右为宜。加水设施的供水能力应大于测渗渠段最大渗漏强度的1.5倍。

横隔堤必须稳固、严密止水和防止渗漏变形，邻测渗段一侧应与渠中线垂直。对防渗渠道横隔堤必须切断防渗层，插入土基20～40 cm，并与防渗层间做止水连接。对土渠，横隔堤应插入土层30～50 cm，横隔堤与土层的接缝用黏土填塞夯实。堤顶高于测渗水位10～15 cm。为消除测渗段首末侧向绕渗的影响，应在距两端横隔堤外侧≥5倍测渗段水深的位置各加筑一道隔堤，形成渗漏平衡区，隔堤高度应高于最高测渗水位。测渗渠段内的淤积杂物、草木的应清除;渠堤顶的排水要畅通，以防止雨水流入测渗段。

观测降水量，可用自记雨量计，安设在与测渗段受雨条件相似的地方，与测渗同步进行。观测时段中，进入测渗段的降水量下式计算。

小雨，渠坡不产生径流时:

式中:P为测渗段的降水量，m3;p为平均降水强度，m/s;Δt为观测间隔时间，s;Bw为渠道水面平均宽度，m;Lm为渠段长度，m。

中雨或大雨，渠坡产生径流时:

式中:B为测渗段渠堤顶口宽，m。

渗漏量很小的渠道，蒸发量应与渗漏量同步进行观测，蒸发器皿安置在测渗段或渗漏平衡区漂浮水面的木筏上，观测时段内，测渗段水面的蒸发量用下式计算

式中:E为测渗段水面蒸发量，m3;e为测渗段平均水面蒸发强度，m/s。

当计入降水量和蒸发量时，测渗段的渗漏强度按下式计算

静水测定法，工作条件好，可测得精度较高的成果，适用于各种土、石质渠道、各种形式的防渗渠道以及渠段不够长、不便于用动水法测渗的渠道;可测的渠道从初渗到稳渗的全过程;还可进行变水位渠道渗漏量观测，获得渗漏强度与水深关系，推算一个灌溉季节或全年的渠道渗漏损失。但采用这种方法需横隔段渠道，所以只能在渠道停水后测渗，修、拆横隔堤及试验充水等，工作繁重，花费人力及经费较多，此外静水渠段的渗漏情况和动水渠道不会一样，对成果精度造成一定的影响。

3 同心环测渗法

同心环法所用的主要设备是不同直径、同轴心的两个钢制圆环，环高30 cm，外环直径50cm，内环直径35.7 cm，面积1 000 cm2。测渗时，将同心环压入渠床土内10 cm，在内外环中同时注入清水，使水深均保持在10 cm，用水位测针测定每隔一定时间Δt的水位下降值Δh。水位下降值Δh控制在1 cm以内;每次观测后，随即加水补充，保持环内10 cm水深，如此反复进行，达到稳渗为止。为防止注水时土壤受到冲刷，可在环内放一层厚3～5 cm的细砾石。渗漏系数按下式计算:

式中:K为渗透系数，m/s;F为内环面积，m2;I为渗透比降，当试验水深≤10 cm时I≈1;ΔW为单位时间内的渗漏水量，m3/s，ΔW=FΔh/Δt;Δh为水位下降值，m;Δt为观测间隔时间，s;渠床土的渗漏系数测得后，即可计算渠道渗漏损失。

同心环测渗法简易灵便，适用于不同地质与水文地质条件、不同大小的已建或拟建的土质渠道，但试验水深小，侧向绕渗较难消除，其渗漏情况和渠道不会一样，应与其他测渗方法配合使用，相互验证。

[1] 杨纪娟，倪广恒.渠道渗漏的数值模拟分析[J].中国农村水利水电，2005(01):4-5.