辽阳灌区渠道水利用系数计算方法研究

贾铭洋

(辽宁省辽阳水文局，辽宁 辽阳 111000)



辽阳灌区渠道水利用系数计算方法研究

贾铭洋

(辽宁省辽阳水文局，辽宁 辽阳 111000)

大中型灌区所控制的灌溉面积较大，情况复杂，对灌区渠系水利用系数进行科学合理的评价是亟待解决的问题。通过对辽阳灌区渠道水利用系数的测试分析，在利用等比数列求和公式的基础上，总结一套较为科学的评价灌区渠道水利用系数的方法。

辽阳灌区；渠道；水利用系数；计算方法

1 辽阳灌区的基本情况

辽阳灌区为中型灌区，位于太子河中部辽阳市城西的平原沿河地区。灌区收益单位跨一县一区。灌区设计灌溉面积1万hm2，有效灌溉面积8000hm2，目前实际灌溉面积6737hm2。渠系工程全长为515.74km。全区设有1条干渠，6条支渠，71条斗渠，432条农渠[1]。

2 测试要求

2.1 代表渠选取原则

1)所选的典型渠道能代表整个灌区或各支渠同级渠道的平均水平，渠道的土质、防渗措施、输水流量的大小和工程完好率等指标应与全灌区或支渠该级渠道相接近[2]。

2)为了保证测验的精度和资料的可靠程度，满足规范的要求及资料分析的需要，所选的渠段长度要足够，以减小流量测验误差[3]。各级渠道的选用情况见表1。

2.2 仪器设备

干渠和支渠在流量和水深条件较好的条件下，ls25-1、ls-78型流速仪的测定范围就可满足测速要求。斗渠和农渠的流速较小，采用常规的仪器无法施测或不能保证精度，采用ls-45型流速仪和ADV新型仪器，以及采用V型量水堰等[4]。

表1 各级渠道选用情况

3 渠道水利用系数计算

3.1 渠道水利用系数基本公式

通常所说的利用系数是指某级或渠系首尾之间的利用系数，在渠道任意两断面上若测得流量分别为Q上和Q下，且两端面间距已知△L，渠道的长度为L，则该渠道的水利用系数为：

η渠道=η渠段L/△L=(Q下/Q上)L/△L

(1)

式中：η渠道为渠道水利用系数；η渠段为典型渠段的渠道水利用系数；Q上、Q下为典型渠段上下断面的流量；L为该级渠道的长度；△L为典型渠道的长度。

严格的讲是该渠道的渠尾利用系数，而不是渠道的平均利用系数。下面通过对辽阳灌区的渠道水利用系数的测试分析，提出渠系水利用系数计算方法[5]。

3.2 农渠利用系数

每条支渠上选取一条农渠，共选取典型农渠段6处。根据公式(1)计算典型农渠的利用系数，计算过程见表2。

表2 农渠利用系数计算表

以上计算的农渠渠道水利用系数即认为每一个农渠只控制一个地块，只承担输水任务而无分配水流作用。但实际上农渠是具有多口分流特征，承担着田间水量的分配任务。农渠上地块的分布如图1所示。

图1 农渠上地块分布图

从图1中不难看出，只有在An地块上，农渠的利用系数才为η，而在其它地块上农渠利用系数是不为η。距离渠首越近，利用系数越大。如果不对以上所求系数进行修正，那么我们所求的农渠利用系数将比实际的利用小得多。需要对农渠水利用系数进行修正。下面进行公式推导[6]。

设农渠渠道商有n个地块(见图1)，那么在不考虑从斗渠到农渠的第1个开口的情况下(从斗渠到农渠的第1个开口距离s很小，为推导公式的需要，忽略不计)，农渠被分成n-1段。设农渠全段的渠道水利用系数为η，那么根据公式(1)求出从斗渠至农渠开口隔断的渠道水利用系数为：

各渠段的η段已求出，设进入各地块的水量为Wi,整个农渠渠道水利用系数采用水量加权的办法求出，表示为

(2)

水量加权的方法求渠道水利用系数，是比较科学的。但实用性不强，主要是进入各地块的水量不易测量。但因为Wi=AiM(M为灌溉定额，为定值)，则公式(2)转化为：

(3)

即渠道水利用系数推求方法由水量加权转化为面积加权。

因为农渠上进入地块的开口基本上等距排列，每个块地的面积基本相等[7]。即A1=A2=A3=…=An，将各渠段利用系数带入公式：

不难看出，上式中分子部分是公比为的等比数列，根据等比数列求和公式，对上述公式进行简化。

(4)

公式(4)即为农渠渠道利用系数修正公式，式中n为农渠上的地块数。利用公式(4)对农渠利用系数进行修正，计算过程见表3。

表3 农渠利用系数修正表

3.3 斗渠利用系数

根据公式(1)对各典型斗渠的渠道水利用系数进行计算。跟农渠一样，斗渠的利用系数也涉及到修正的问题[8]。由于二者的修正原理一致，直接采用公式(4)进行修正，成果见表4。

表4 斗渠利用系数修正表

3.4 支渠渠道水利用系数

根据公式(1)对各支渠的渠道水利用系数进行计算。同样，对于支渠的利用系数也要进行修正，修正方法同农渠一样，成果见表5。

表5 支渠利用系数修正表

3.5 干渠渠道水利用系数

干渠共分两段，根据公式(1)求出干渠渠道水利用系数为：

η干1=0.949，η干2=0.9680。

3.6 灌区渠系水利用系数

首先根据公式求出各支渠渠系水利用系数，见表6。

表6 支渠渠系水利用系数计算表

全灌区渠道水利用系数仍采用面积加权法计算，即用每个支渠渠道水利用系数乘以其所控制的灌溉面积之和除以灌区的总面积。根据公式(3)

4 结 语

通过对辽阳灌区渠道水利用系数的计算分析，得出如下结论：采用面积加权法是一种科学的、有效的推求大中型灌区渠道水利用系数的方法。该方法计算简便，可操作性强，是评价大中型灌溉区渠道水利用系数的途径。

[1]马永仁,朱美玲,王新.干旱区流域水权结构体系研究[J].水利规划与设计,2012(02):1-4，14.

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[3]张庆文.我国水权交易实施和研究进展[J].水利规划与设计,2012(05):11-13，19.

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[5]李国强.灌区实施水保耕作的防蚀作用及效益[J].水土保持应用技术，1997(04)：1-3.

[6]郑祥乐.浅析新疆灌区盐碱地成因分析及治理措施[J].水土保持应用技术，2014(02)：29-30.

[7]王士兰.黑龙江省大中型灌区量水现状及对策[J].水利规划与设计,2012(05):48-50.

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1007-7596(2017)01-0043-03

2016-12-15

贾铭洋(1983-)，男，辽宁辽阳人，工程师，研究方向为水文与水资源、水环境等。

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