張軍明

（原州區(qū)水務局，寧夏固原 756000）

寧南山區(qū)近年來改造完成了中小型水庫 147座，總庫容7.9億m3,有效庫容1.63億m3,正常蓄水5600萬m3。水庫灌區(qū)重點分布在清水河、涇河、祖厲河和葫蘆河流域，現有水庫灌區(qū)147處，灌溉面積64.6萬畝，2008年以來相繼完成原州區(qū)沈家河、冬至河、隆德縣三里店及彭陽店洼等 15處中小型水庫灌區(qū)的田間改造配套項目，砌護田間渠道536km,建筑物17253座，灌溉面積達16.3萬畝，占全水庫灌區(qū)灌溉面積的25%。

該灌區(qū)水土資源條件好，是糧食生產的主要基地。然而，小農水項目重點改造配套了田間工程，灌區(qū)內的骨干水利工程始建于20世紀60、70年代，經過幾十年的運行，渠道老化、損壞、淤積、失修現象嚴重，造成渠道輸水功能衰減，水資源利用率低，目前灌溉水利用系數僅為0.40。根據特殊地形部分水庫干渠沿旁山渠道布置，起到灌溉和排洪作用，改造水庫灌區(qū)骨干工程勢在必行，直接關系到當地經濟建設和社會發(fā)展，所以迫切需要進行灌區(qū)改造和很好發(fā)揮灌溉效益。

灌溉渠道系統(tǒng)規(guī)劃是水庫灌區(qū)規(guī)劃重要組成部分，而灌溉渠道的設計則是渠系規(guī)劃的重點。它包括渠道的流量設計、縱橫斷面設計以及建筑物設計等。

灌溉渠道的布置主要取決于地形條件。在山區(qū)、丘陵區(qū)灌區(qū)的干支渠一般采取“長藤結瓜”式灌溉系統(tǒng)，具體有沿等高線布置和沿分水嶺布置兩種方式。在平原地區(qū)，干渠多沿等高線布置，支渠一般垂直于等高線布置。

1 灌溉系統(tǒng)規(guī)劃

1.1 渠道的設計流量

在灌溉設計標準下為滿足灌溉要求而要求的最大流量。一般用Q表示。單位為m3/s?；蛘l件下渠道需要通過的最大流量，因此設計流量也叫正常流量。主要作用：確定渠道設計斷面、建筑物規(guī)模和尺寸的主要依據。

1.2 渠道輸水損失的估算

渠道在灌溉輸水過程中發(fā)生的滲漏、水面蒸發(fā)而沿途損失掉的那部分水量。這部分流量損失即為渠道的輸水損失。渠道滲漏是造成輸水損失的主要原因，水面蒸發(fā)損失較少，可忽略不計。影響渠道輸水損失的因素有：土壤性質、地下水位狀況和渠道施工質量等。

自由滲流情況下的滲水損失估算方法。

式中：每公里長渠道滲水損失占凈流量的百分數。A、m為土壤滲水系數和滲水指數。

令s為每公里滲水損失，則：

式中：L——渠道長度（km)。

1.3 渠道的工作制度

是指渠道的輸水工作方式，分為輪灌和續(xù)灌。

輪灌：同級渠道分組依次輪流灌溉。

續(xù)灌：上級渠同時向其下級分水灌溉，稱各下級渠續(xù)灌。

圖1

輪灌的優(yōu)點：輸水時間短，輸水損失小。缺點：渠道斷面大，工程量大。

續(xù)灌的優(yōu)點：工程量小。缺點：輸水損失大一般干、支渠續(xù)灌，斗、農渠輪灌。

1.4 主要參數

渠系（道）水利用系數：灌溉渠系（道）毛流量和凈流量的比值。

灌溉水利用系數：實際灌入農田的有效水量和渠道引入水量的比值。

灌水定額：單位灌溉面積上的一次灌水量或灌水深度。

灌水模數：也稱為灌水率，系單位灌溉面積需要的灌溉凈流量。

田間水利用系數：田間水利用系數是實際灌入田間的有效水量和末級渠道放水量的比值。

⑴ 渠道水利用系數。反映某一渠道的水的利用率。（由各級渠道組成的渠系可以用渠系水利用系數來描述其水的利用率。）

⑵ 渠系水利用系數。渠系由干、支、斗、農四級固定渠道組成。毛渠是臨時渠道，屬田間渠系，或田間工程，渠系的凈流量為同時工作的農渠凈流量之和；渠系的毛流量為干渠的毛流量。反映渠系的水的利用效率。

⑶ 田間水利用系數。是指田間渠系，由毛渠、灌水溝、畦等組成 。一般η田=0.90～0.98。

⑷ 灌溉水利用系數。是反映整個灌區(qū)的灌溉水利用系數。

2 推算各級渠道設計流量

以圖2渠系為例說明。

圖2

2.1 選擇典型支渠

選三支為典型支渠。（為簡化計算，便于推算其它各支流量）

農渠的計算長度是實際長度的一半。斗、支渠的計算長度為分水口至輪灌組中點的距離。

（1）計算農渠田間凈流：

（2）計算農渠凈流量：

（3）計算農渠、斗渠、支渠設計流量：

2.2 計算其它各條支渠設計流量

2.3 推算干渠設計流量

3 實例分析

寧南山區(qū)原州區(qū)上店子水庫灌區(qū)位于冬至河上游距固原市區(qū)25km，涉及6個行政村，0.90萬人，該灌區(qū)分為干斗農三級渠道，由南北兩條干渠，設計總灌溉面積1.0萬畝。

北干渠控制灌溉面積0.7萬畝，長6.6km，共規(guī)劃布置斗渠17條21.94km，農渠69條18.47km。共劃分為4個輪灌組。

本次選用具有代表性的上店子水庫北干渠第三輪灌組為典型區(qū)。項目區(qū)種植結構基本相同灌區(qū)實行小麥、玉米輪作，設計灌水模數=0.6[(m3/s)/萬畝]，土質為輕度粘壤土。現結合上述方法進行干支渠設計流量計算。

3.1 典型區(qū)基本情況

典型區(qū)為上店子北干渠第三輪灌組，自北干渠4+540開口，終于干渠5+220，控制斗渠及分斗渠4條，長6.60km，農渠13條，灌溉面積1270畝。各斗農渠灌溉面積及控制農渠見表1。

表1 典型區(qū)基本情況一覽表

3.2 典型區(qū)設計流量計算

根據輪灌組劃分情況自上而下逐級分配末級續(xù)灌渠道的田間凈流量，再自下而上逐級計入輸水損失水量，推算各級渠道的設計流量。

（1）北干渠設計流量。北干渠進行續(xù)灌，各斗農渠進行輪灌。

式中：Q設——北干渠設計流量（m3/s）；

q設——設計灌水率（m3/s.萬畝）；

A——北干渠控制灌溉面積（萬畝），北干渠設計總灌溉面積1.0萬畝；

（2）農渠流量計算。根據田間工程規(guī)劃布置原則，農渠長400～1500m,單向灌溉?；咎飰K0.18畝，田塊規(guī)格25m×4m，田間高差控制在5cm以下，入畦單寬流量 3～6L/s，考慮到田間畦長比較小，入畦單寬流量取3L/s，每個畦口流量為0.012 m3/s，農渠流量按同時給3個畦口放水設計。

式中ηs——農渠至田間的灌溉水利用系數，取0.93。

（3）斗渠設計流量。斗渠設計流量計算按照該渠道同時工作的農渠條數和渠道水利用系數計算：

式中：Q農毛—農渠毛流量（m3/s）；

ηs—斗渠灌溉水利用系數，取0.86 ；

n —該渠道同時工作的農渠條數。

該輪灌組斗渠流量計算成果見表2。

表2 斗渠設計流量計算表

根據輪灌組推求干渠各段的設計流量：

式中：Qg——渠道的毛流量（m3/s）；

Qn——渠道的凈流量（m3/s）；

σ——每公里渠道損失的水量與凈流量比值；

表3 土壤透水參數表

灌區(qū)土壤為輕粘壤土，從表3中可以查出相應的土壤透水性參數：A =2.65，m =0.4。

16斗～17斗渠段的設計流量，應首先計算17斗渠設計流量，其次再計算16斗～17斗渠段的干渠設計流量。

表4 北干渠道設計流量統(tǒng)計表

北干渠復核流量 0.63m3/s小于設計流量0.65m3/s，由此證明北干渠設計流量大小符合灌溉要求。

4 結 語

合理確定渠道的設計流量，直接關系到灌區(qū)渠道良性運行，發(fā)揮灌溉效益的基礎，節(jié)約工程規(guī)模和投資，便于運行管理，有效避免灌溉過程中因水量小、沿程損失過大，渠系水利用系數過低的問題，它是提高灌區(qū)灌溉用水量和作物產量的必要條件，只有反復試算優(yōu)化設計方案，選擇合理參數及斷面型式，才能計算適合當地灌溉條件渠道流量，進而實現農業(yè)增產、農民增收，灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置。

[1]灌溉與排水工程設計規(guī)范（GB50288—99）[P]

[2]節(jié)水灌溉技術規(guī)范（SL207-98）

[3]李代鑫.最新農田水利規(guī)劃設計手冊.中國水利水電出版社,2006.4

[4]寧夏回族自治區(qū)農田水利配套工程圖冊（2009.3）