柴河灌区渠道水利用系数计算

于 斌

（辽宁省葫芦岛市兴城市水利事务服务中心， 辽宁 葫芦岛 125100）

1 灌区概况

铁岭市位于松辽平原南部，地势为东部较高西部较低、北部高南部低，以102国道为界，分为东部低山丘和西部辽河低山丘冲积平原。东边的哈达岭是长白山分枝，包括开原市、铁岭县、昌图县的东部和清河区、开发区、西丰县的全部。面积约为6800km2，占铁岭总面积的52%。该区的特点是区域内峰峦起伏，山势相对陡峻，海拔高度在500～800m之间，区内林木繁茂，植被较好，森林里有丰富的植物物种，大约有1000种，

柴河灌区始建于1959年，位于辽河南岸、柴河下游，是柴河水库的主要配套灌区之一，柴河灌区渠首位于铁岭市银州区龙山乡柴河沿村，流经银州区龙山乡、铁岭县凡河镇等17个行政村。干渠总长度为15.9km，设计灌溉面积为0.34万hm2，实际灌溉面积为0.24万hm2。

2 灌区特性

2.1 降水

柴河年平均降水量为550～750mm，从西南向东北递增。全年降水分布不均匀，暴雨主要集中在7、8月。降水约占年降水量的70%～80%。且七、八两个月受高空槽、低压冷锋、台风等天气系统的影响，常有强暴雨产生。由于时间和地区的降水分布不均, 干旱和洪水每年都不同程度的发生。柴河灌区5-9月份多年平均降水量为561.1mm，2020年5-9月份降水量为305.8 mm，较多年平均少45.5%，降水特性见表1。

表1 柴河灌区各月降水量频率对照表

2.2 蒸发

柴河灌区5-9月多年平均与2020年5-9月蒸发量比较详见表2。

表2 柴河灌区蒸发量对照表

2.3 灌区引水特性

柴河灌区上游为柴河水库，柴河水库还原后多年平均径流量为2.816亿m3、径流深为207.8 mm。灌溉期柴河水库放水入柴河，柴河灌区从柴河引水。

灌区渠首为柴河拦河溢流坝，进水闸为两孔电动闸门，单孔净宽1.5m。渠首干渠为梯形，底宽12m，坡比为1:1.5设计引水流量13.3m3/s，实际过水能力为14.0m3/s。在泡田、插秧及生长各时期根据需要进行调节进水，引水不足时利用地下水补充。设计灌溉定额为1.2万 m2/hm2，实际灌溉定额为1.53万 m2/hm2。

3 渠道水利用系数测定

3.1 代表渠段的选取

根据该灌区实际情况，在干、支、斗渠上分别选择用于流量测验的渠道。

3.1.1 干渠

干渠选择一段做为测验断面，距离渠首100m左右，整个测验渠段长度965m，中间无取水口，渠道为壤土，无衬砌 。

3.1.2 支渠

选择距渠首约8800m的4号支渠做为测验渠道。测验渠段上断面距干渠距离约为200m，顺直长160m，中间无分流，渠道为壤土，无衬砌 。

3.1.3 斗渠

在4号支渠上选择两个斗渠做为测验渠段，1号斗渠位置在4号支渠测验渠段下断面以下30m左右，测验渠段长200m，渠道为壤土，无衬砌；2号斗渠位置在1号斗渠以下300m左右，测验渠段长128m，渠道为壤土，无衬砌 。

3.2 监测时间及次数

3.2.1 干渠

从6月2日至6月9日进行了上下渠段的5次流量对照测验，一般为先上断面后下断面或基本同步进行施测。

3.2.2 支渠

从6月2日至6月8日进行了上下渠段的3次流量对照测验，测验顺序为先上断面后下断面。

3.2.3 斗渠

从6月2日至6月8日对1号和2号斗渠分别进行了上下渠段各3次流量对照测验，测验顺序为先上断面后下断面。

4 灌溉水利用系数的计算

4.1 渠道水利用系数η渠道

式中：η渠段为渠道断面的渠道水利用系数；Q上、Q上分别为渠道段的上断面和下断面的流量(m3/s)。

其计算公式为：

4.1.1 干渠

干渠共施测五组流量数据，渠道水利用系数计算如下：

干渠渠道利用系数分两段进行计算：渠首至一号支渠以前为一段，距离长2.4km，此段无支渠引水；一号支渠上游以下部分为一段，距离长13.5km，此段共有41条支渠引水。

第一段：干渠长度2.4km，代表渠段长度0.965km,

第二段：干渠长度13.5km，代表渠段长度0.965km,

4.1.2 支渠

在支渠道测量了三组流量数据，计算结果如下：

渠段平均：

4.1.3 斗渠

两段斗渠分别施测三对流量数据，渠道水利用系数计算如下：

渠道平均长度采用1号斗渠长度240m,代表渠段长度200m,

4.2 渠道布置形式的修正

该灌区属于非等效并联渠道，所计算的渠道利用系数需进行修正，以支渠为例，每条斗渠所控制的面积被认为是相等的，而这片土地就在支渠的尾部，事实上，支渠上的斗渠分布是由上而下的。支渠的利用系数采用面积加权的方法[1-3]。

假定如果斗渠在支渠上是均匀分布的，且各条斗渠的控制面积大致相等[4-5]。则A1=A2=A3=A4=A5=A6=A7=A8=……=An

于是上式可化简为η支渠=(η1+η2+η3+…ηn)/n式 中 η1=η0/(n-1)；η2=η1/(n-1)；η3=η2/(n-1)；η4=η3/(n-1)；η5=η4/(n-1)；η6=η5/(n-1)；η7=η6/(n-1)；η8=η7/(n-1)…… ηn=η(n-1)/(n-1)=η

式中 η修为修正后的渠道水利用系数；η为未修正的渠道水利用系数；n为下一级渠道的条数[6]。

4.2.1 干渠

第一段：干渠由于没有支渠取水，故不需修正。

第二段：共有41条支渠，未经修正的利用系数为0.8071,代入公式求得；

干渠修正后的渠道利用系数为；η渠道=0.9626×0.9002=0.8665。

4.2.2 支渠

在所选的支渠上分布有9条斗渠，未经修正的利用系数为0.6336,代入公式求得；

4.2.3 斗渠

1号斗渠上共分布有6处取水口，未经修正的利用系数为0.7208,代入公式求得；

2号斗渠上共分布有6处取水口，未经修正的利用系数为0.8191,代入公式求得：

斗渠修正后的利用系数为：

4.3 渠系水利用系数η灌区

全灌区渠道水利用系数用下式：

式中：η灌区为全灌区的渠系水利用系数；η干渠、η支渠、η斗渠为干渠、支渠、斗渠各级渠道的渠道水利用系数[7-10]。

4.4 田间水利用系数η田间

按照节水灌溉技术的相关规范规定，其计算公式：

式中：η田间为田间水利用系数；A为农渠控制的实灌面积，W农净为一次灌溉农渠放出的总水量，m为设计净灌水定额。

柴河灌区灌溉的田地都是水稻，由于没有实际测验数据，采用经验值0.95。

4.5 灌溉水利用系数η水

灌溉水利用系数η水的计算公式为：η水=η渠η田间=0.60。

5 成 果

经计算，该灌区的渠道水利用系数为0.60，建议在测试工作前应购置专门测量低水位、小流速的ADV5台（每台约12万）和V型量水堰28个（每个约0.4万）等新型仪器，以保证测量结果的准确性，从而能够顺利完成灌溉渠道水利用系数的测试工作。加强测试技术人员的技术培训，举办测试技术培训班。由于进行灌区灌溉水利用系数测试这项工作对水文局来讲是第一次开展，掌握测试技术的人员较少。建议举办培训班，对参加人员进行一次全面的测试技术培训。