賈銘洋

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000)

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遼陽灌區(qū)渠道水利用系數(shù)計算方法研究

賈銘洋

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000)

大中型灌區(qū)所控制的灌溉面積較大，情況復雜，對灌區(qū)渠系水利用系數(shù)進行科學合理的評價是亟待解決的問題。通過對遼陽灌區(qū)渠道水利用系數(shù)的測試分析，在利用等比數(shù)列求和公式的基礎上，總結一套較為科學的評價灌區(qū)渠道水利用系數(shù)的方法。

遼陽灌區(qū)；渠道；水利用系數(shù)；計算方法

1 遼陽灌區(qū)的基本情況

遼陽灌區(qū)為中型灌區(qū)，位于太子河中部遼陽市城西的平原沿河地區(qū)。灌區(qū)收益單位跨一縣一區(qū)。灌區(qū)設計灌溉面積1萬hm2，有效灌溉面積8000hm2，目前實際灌溉面積6737hm2。渠系工程全長為515.74km。全區(qū)設有1條干渠，6條支渠，71條斗渠，432條農(nóng)渠[1]。

2 測試要求

2.1 代表渠選取原則

1)所選的典型渠道能代表整個灌區(qū)或各支渠同級渠道的平均水平，渠道的土質、防滲措施、輸水流量的大小和工程完好率等指標應與全灌區(qū)或支渠該級渠道相接近[2]。

2)為了保證測驗的精度和資料的可靠程度，滿足規(guī)范的要求及資料分析的需要，所選的渠段長度要足夠，以減小流量測驗誤差[3]。各級渠道的選用情況見表1。

2.2 儀器設備

干渠和支渠在流量和水深條件較好的條件下，ls25-1、ls-78型流速儀的測定范圍就可滿足測速要求。斗渠和農(nóng)渠的流速較小，采用常規(guī)的儀器無法施測或不能保證精度，采用ls-45型流速儀和ADV新型儀器，以及采用V型量水堰等[4]。

表1 各級渠道選用情況

3 渠道水利用系數(shù)計算

3.1 渠道水利用系數(shù)基本公式

通常所說的利用系數(shù)是指某級或渠系首尾之間的利用系數(shù)，在渠道任意兩斷面上若測得流量分別為Q上和Q下，且兩端面間距已知△L，渠道的長度為L，則該渠道的水利用系數(shù)為：

η渠道=η渠段L/△L=(Q下/Q上)L/△L

(1)

式中：η渠道為渠道水利用系數(shù)；η渠段為典型渠段的渠道水利用系數(shù)；Q上、Q下為典型渠段上下斷面的流量；L為該級渠道的長度；△L為典型渠道的長度。

嚴格的講是該渠道的渠尾利用系數(shù)，而不是渠道的平均利用系數(shù)。下面通過對遼陽灌區(qū)的渠道水利用系數(shù)的測試分析，提出渠系水利用系數(shù)計算方法[5]。

3.2 農(nóng)渠利用系數(shù)

每條支渠上選取一條農(nóng)渠，共選取典型農(nóng)渠段6處。根據(jù)公式(1)計算典型農(nóng)渠的利用系數(shù)，計算過程見表2。

表2 農(nóng)渠利用系數(shù)計算表

以上計算的農(nóng)渠渠道水利用系數(shù)即認為每一個農(nóng)渠只控制一個地塊，只承擔輸水任務而無分配水流作用。但實際上農(nóng)渠是具有多口分流特征，承擔著田間水量的分配任務。農(nóng)渠上地塊的分布如圖1所示。

圖1 農(nóng)渠上地塊分布圖

從圖1中不難看出，只有在An地塊上，農(nóng)渠的利用系數(shù)才為η，而在其它地塊上農(nóng)渠利用系數(shù)是不為η。距離渠首越近，利用系數(shù)越大。如果不對以上所求系數(shù)進行修正，那么我們所求的農(nóng)渠利用系數(shù)將比實際的利用小得多。需要對農(nóng)渠水利用系數(shù)進行修正。下面進行公式推導[6]。

設農(nóng)渠渠道商有n個地塊(見圖1)，那么在不考慮從斗渠到農(nóng)渠的第1個開口的情況下(從斗渠到農(nóng)渠的第1個開口距離s很小，為推導公式的需要，忽略不計)，農(nóng)渠被分成n-1段。設農(nóng)渠全段的渠道水利用系數(shù)為η，那么根據(jù)公式(1)求出從斗渠至農(nóng)渠開口隔斷的渠道水利用系數(shù)為：

各渠段的η段已求出，設進入各地塊的水量為Wi,整個農(nóng)渠渠道水利用系數(shù)采用水量加權的辦法求出，表示為

(2)

水量加權的方法求渠道水利用系數(shù)，是比較科學的。但實用性不強，主要是進入各地塊的水量不易測量。但因為Wi=AiM(M為灌溉定額，為定值)，則公式(2)轉化為：

(3)

即渠道水利用系數(shù)推求方法由水量加權轉化為面積加權。

因為農(nóng)渠上進入地塊的開口基本上等距排列，每個塊地的面積基本相等[7]。即A1=A2=A3=…=An，將各渠段利用系數(shù)帶入公式：

不難看出，上式中分子部分是公比為的等比數(shù)列，根據(jù)等比數(shù)列求和公式，對上述公式進行簡化。

(4)

公式(4)即為農(nóng)渠渠道利用系數(shù)修正公式，式中n為農(nóng)渠上的地塊數(shù)。利用公式(4)對農(nóng)渠利用系數(shù)進行修正，計算過程見表3。

表3 農(nóng)渠利用系數(shù)修正表

3.3 斗渠利用系數(shù)

根據(jù)公式(1)對各典型斗渠的渠道水利用系數(shù)進行計算。跟農(nóng)渠一樣，斗渠的利用系數(shù)也涉及到修正的問題[8]。由于二者的修正原理一致，直接采用公式(4)進行修正，成果見表4。

表4 斗渠利用系數(shù)修正表

3.4 支渠渠道水利用系數(shù)

根據(jù)公式(1)對各支渠的渠道水利用系數(shù)進行計算。同樣，對于支渠的利用系數(shù)也要進行修正，修正方法同農(nóng)渠一樣，成果見表5。

表5 支渠利用系數(shù)修正表

3.5 干渠渠道水利用系數(shù)

干渠共分兩段，根據(jù)公式(1)求出干渠渠道水利用系數(shù)為：

η干1=0.949，η干2=0.9680。

3.6 灌區(qū)渠系水利用系數(shù)

首先根據(jù)公式求出各支渠渠系水利用系數(shù)，見表6。

表6 支渠渠系水利用系數(shù)計算表

全灌區(qū)渠道水利用系數(shù)仍采用面積加權法計算，即用每個支渠渠道水利用系數(shù)乘以其所控制的灌溉面積之和除以灌區(qū)的總面積。根據(jù)公式(3)

4 結 語

通過對遼陽灌區(qū)渠道水利用系數(shù)的計算分析，得出如下結論：采用面積加權法是一種科學的、有效的推求大中型灌區(qū)渠道水利用系數(shù)的方法。該方法計算簡便，可操作性強，是評價大中型灌溉區(qū)渠道水利用系數(shù)的途徑。

[1]馬永仁,朱美玲,王新.干旱區(qū)流域水權結構體系研究[J].水利規(guī)劃與設計,2012(02):1-4，14.

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1007-7596(2017)01-0043-03

2016-12-15

賈銘洋(1983-)，男，遼寧遼陽人，工程師，研究方向為水文與水資源、水環(huán)境等。

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