引黄入冀补淀工程东风渠输水损失率计算分析

□瞿常杰 马丁 王海峰

引黄入冀补淀工程是河北省委省政府推进生态文明建设的重大战略决策，是改善河北省中东部地区农业和生态用水状况的重要基础设施，也是雄安新区生态水源保障项目。输水损失率计算分析是关系到科学调度、合理利用水资源的关键。现依据规范分别从有、无实测资料，相应输水流量、输水总量的角度，对输水损失率进行分析探讨，为工程运行管理提供技术支撑。

1.基本情况

引黄入冀补淀工程引水线路途经河南省、河北省两省六市，引水线路全程自流输水。引黄入冀补淀工程邯郸段主输水线路从穿卫倒虹吸出口，沿留固沟在张二庄入东风渠，于曲周入支漳河，老漳河至窑自头村出境，线路全长110km。工程示意图见图1。

图1 引黄入冀补淀邯郸段工程示意图

2.计算原理

计算采用《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-2018）（以下简称规范）中渠道水利用计算公式。

按实测净、毛流量实测值计算渠道水利用系数采用以下公式计算：

式中：

η0—渠道水利用系数；

Qdj—渠道净流量（m3/s）；

Qd—渠道毛流量（m3/s）。

无实测资料时，按下式计算：

式中：

σ—渠道单位长度的水量损失率（%/km）；

L—渠道工作长度（km）。

渠道单位长度的水量损失率可取自实测资料。缺乏实测资料时，可按下列方法计算：

土渠渗水不受地下水顶托的条件下，可按下式计算：

式中：

K—土壤透水性系数（参考规范表3.2.6-1）；

m—土壤透水性指数（参考规范表3.2.6-1）。

表3 输水期相应流量单位河长损失率计算表

土渠渗水受地下水顶托的条件下，可按下式修正：

式中：

σ′—受地下水顶托的单位长度渠道的渗水损失率（%/km）；

ε′—受地下水顶托的渗水损失修正系数（参考规范表3.2.6-2）。

3.计算成果

3.1 按实测资料计算

2022年5月23日—29日，在 东 风渠魏县张二庄镇张庄北桥至曲周安寨乡和固村桥段布设四个流量监测断面实施流量监测，分别为魏县张二庄镇张庄桥、广平县广平镇南小留村桥、肥乡县东漳堡乡刘庄、曲周县安寨乡和固村桥。监测河段总长63.56km，张庄北至南小留39.92km，南小留至刘庄9.4km，刘庄至和固14.24km。监测成果见表1。

表1 实测流量统计表

3.1.1 按输水期输水总量计算

按实测数据分别计算4个断面的输水期过水总量，并分别计算相邻河段与累计河段的单位河长水量损失率。取全河段单位河长水量损失率0.373。计算成果见表2。

表2 输水总量单位河长损失率计算表

3.1.2 按输水期相应流量计算

根据实测资料分析相邻河段的传播时间，并内插计算相应于张庄北断面流量的每个断面的相应流量。依相应流量分别计算相邻河段及全河段的单位河长水量损失率。取全河段单位河长水量损失率均值0.372。计算成果见表3。

3.2 按规范无实测资料公式计算

无实测资料渠道单位长度水量损失率计算先后使用公式3、公式4，东风渠河床土质为重壤土，取K、m为1.30、0.35。渠道利用系数按式（2）计算，渠道净流量按式（1）计算，依次逐段演算，计算示例见附表。

根据邯郸境内输水沿线主要控制性建筑物及监测断面分为16段，逐段进行演算。按入邯郸境水量分别为60m3/s、50m3/s、30m3/s、20m3/s、10m3/s、3m3/s进行推算，到出邯郸境末端分别为47.5m3/s、39.0m3/s、21.6m3/s、13.4m3/s、5.83m3/s、1.16m3/s，相应渠道单位长度 损 失 率 分 别为0.240、0.256、0.333、0.403、0.535、0.918。并绘制河段入口流量与相应单位长度损失率关系图，相关性较好。河段入口流量与单位河长损失率关系图见图2。

图2 河段入口流量与单位河长损失率关系图

4.成果检验及结论

根据以上两种方法计算东风渠单位长度水量损失率，并进行对比误差分析，按实测数据计算与公式推算相对误差最大为2.33%，统计分析见表4。相似引水工程单位长度的水量损失率，可利用根据推算成果建立的函数公式进行计算，计算成果较为可靠。

表4 实测数据与公式推算成果统计分析表