渠系水利用系數(shù)

1、灌溉水利用系數(shù)測(cè)定方法研究1 灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)是衡量灌區(qū)從水源引水到田間作物吸收利用水的過程中，灌溉水利用程度的一個(gè)重要指標(biāo)，也是集中反映灌溉工程質(zhì)量、灌溉技術(shù)水平和灌溉用水管理水平的一項(xiàng)綜合指標(biāo),是評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)水資源利用、指導(dǎo)節(jié)水灌溉和大中型灌區(qū)續(xù)建配套及節(jié)水改造健康發(fā)展的重要指標(biāo)，同時(shí)也是領(lǐng)導(dǎo)宏觀決策的重要依據(jù)。 據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)分析,我國目前灌區(qū)平均灌溉水利用系數(shù)僅為0.43,與美國的0.75相比,節(jié)約用水的潛力很大。因此,研究分析灌溉水利用系數(shù),探討其測(cè)定和計(jì)算方法,對(duì)了解我國灌區(qū)灌溉水利用水平的現(xiàn)狀和存在問題,提高灌溉水的利用率,促進(jìn)水資源的持續(xù)利用,有著積極的意義。 2匯 報(bào) 內(nèi) 容

2、：灌溉水利用系數(shù)的影響因素傳統(tǒng)測(cè)定方法簡述測(cè)定方法探討 結(jié)論31 灌溉水利用系數(shù)的影響因素 對(duì)灌溉水利用系數(shù)的影響也就是從水源到田間作物吸收利用之間對(duì)水量損失的影響：滲水損失,包括各級(jí)輸水渠道通過渠底、邊坡土壤空隙滲漏掉的水量和田間深層滲漏掉的水量;漏水損失，包括由于地質(zhì)條件、生物作用或施工不良而形成漏縫或裂隙損失的水量，或因管理不善、工程失修、建筑物漏水等原因造成的水量損失，這是應(yīng)該在施工、管理中加以避免的。蒸發(fā)損失, 沿渠道水面蒸發(fā)掉的水量，可根據(jù)水面蒸發(fā)資料及渠道總水面積近似求得，其量很小，可以忽略不及。在這三種輸水損失中，滲水損失最大，漏水損失次之，水面蒸發(fā)損失最小。據(jù)河南省人民勝利渠

3、的試驗(yàn)資料，三者分別占總輸水損失的81%、17%和2%。4 灌溉水從水源引入到田間作物吸收利用,在這個(gè)過程中的水量損失,可分解成渠系輸水損失和田間灌水損失二部分。相應(yīng)地灌溉水利用系數(shù)可分解為渠系水利用系數(shù)和田間水利用系數(shù)二部分。 52 渠系水利用系數(shù)的傳統(tǒng)測(cè)定方法 1)動(dòng)水測(cè)定法。 根據(jù)渠道沿線的水文地質(zhì)條件,選擇有代表性的渠段,中間無支流，其長度應(yīng)滿足以下要求:流量小于lm3/s時(shí)，渠道長不小于1km；流量為110 m3/s時(shí)，渠道長不小于3km；流量為1030 m3/s時(shí)，渠道長不小于5km；流量大于30 m3/s時(shí)，渠道長不小于10km。觀測(cè)上、下游兩個(gè)斷面同時(shí)段的流量,其差值即為損失水

4、量。2)靜水測(cè)定法。 選擇1段具有代表性的渠段,長度50100m,兩端堵死,渠道中間設(shè)置水位標(biāo)志,然后向渠中充水,觀測(cè)該渠段內(nèi)水位下降過程,根據(jù)水位變化即可計(jì)算出損失水量和和渠系水利用系數(shù)。 某級(jí)渠道的渠道水利用系數(shù),應(yīng)以同級(jí)各條渠道實(shí)測(cè)的正常流量值與各條渠道的渠道水利用系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均求取。63) 存在的問題。目前許多灌區(qū)沒有系統(tǒng)測(cè)定過灌溉水利用系數(shù)，阻礙這項(xiàng)工作開展的主要原因是灌溉水利用系數(shù)的傳統(tǒng)確定方法在目前情況下存在如下一些問題。（1）測(cè)定工作量很大 一個(gè)灌區(qū)的固定渠道一般都有干、支、斗、農(nóng)4級(jí),大型灌區(qū)級(jí)數(shù)更多,而每一個(gè)級(jí)別的渠道又有多條,特別是斗、農(nóng)渠數(shù)量更多,計(jì)算某級(jí)渠道的加權(quán)平

5、均渠道水利用系數(shù)時(shí),測(cè)定工作量很大。如廣西為了摸清渠系水利用系數(shù)，為農(nóng)田水利管理與建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)，在20世紀(jì)80、90年代，采用傳統(tǒng)的動(dòng)水測(cè)試法對(duì)全區(qū)22個(gè)重點(diǎn)灌區(qū)進(jìn)行渠系水利用系數(shù)測(cè)試，按目前價(jià)格計(jì)算，投資近千萬元，參加測(cè)試人員近4000人。 7（2）測(cè)定所需的條件難以保證 測(cè)定渠道水利用系數(shù)時(shí),需要有穩(wěn)定的流量,測(cè)渠段中間無支流,下一級(jí)渠首分水點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間必須和水的流程時(shí)間相適應(yīng)等必要條件難以做到。因?yàn)闇y(cè)定時(shí),一般都結(jié)合灌溉進(jìn)行,流量易發(fā)生變化;測(cè)渠段選擇短則代表性差,選擇長則中間沒有支流的情況不多;要準(zhǔn)確掌握上下測(cè)點(diǎn)水流程的時(shí)間也不容易。因此測(cè)定計(jì)算的結(jié)果質(zhì)量難以保證,準(zhǔn)確性必然較差。

6、 83 測(cè)定方法探討 1）首尾測(cè)定法 2）典型渠段測(cè)量法3）對(duì)渠系水利用系數(shù)計(jì)算公式的修正 91）首尾測(cè)定法 首尾測(cè)定法指不必測(cè)定灌溉水輸、配水和灌水過程中的損失,而直接測(cè)定灌區(qū)渠首引進(jìn)的水量和最終貯存到作物計(jì)劃濕潤層的水量（即凈灌水定額）,從而求得灌溉水利用系數(shù)。這樣,可繞開測(cè)定渠系水利用系數(shù)這個(gè)難點(diǎn),減少了許多測(cè)定工作量。 10 在灌區(qū)中根據(jù)自然條件、作物種類的不同,選擇典型灌溉地塊,測(cè)定灌區(qū)每次灌水時(shí),渠首引進(jìn)的水量和作物凈灌水定額以及實(shí)灌面積,用下式計(jì)算第j次灌水的灌溉水利用系數(shù)j:式中mi為第i種作物的凈灌水定額；Ai為第i種作物的實(shí)灌面積；Wj為第j次灌水渠首總引水量；n為灌區(qū)作物

7、種植種類。11求出灌區(qū)每次灌水的灌溉水利用系數(shù)后,利用每次渠首總引水量進(jìn)行加權(quán)平均求得灌區(qū)該年的灌溉水利用系數(shù)a。即式中Wa為灌區(qū)渠首年總引水量；m為灌區(qū)全年灌溉次數(shù)。 12 也可用灌區(qū)年度灌溉凈用水總量推求灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)。灌區(qū)年度灌溉凈用水總量等于灌區(qū)內(nèi)該年度所有種植作物的總灌溉定額之和。因此,可在灌區(qū)中選擇典型區(qū),通過灌溉試驗(yàn)確定各種作物的總灌溉定額。通過測(cè)定灌區(qū)渠首年度總引水量、各種作物的實(shí)灌面積,即可用下式計(jì)算灌區(qū)該年度的灌溉水利用系數(shù)a:式中Mi為灌區(qū)某種作物的總灌溉定額。 13 首尾測(cè)定法,是建立在灌區(qū)進(jìn)行灌溉試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，因此，也可稱灌溉試驗(yàn)法或凈灌水定額法。該方法克服了傳統(tǒng)

8、測(cè)定方法工作量大等缺點(diǎn)，適用于各種布置形式的渠系，但只是單純?yōu)榱舜_定灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù),不能分別反映渠系輸水損失和田間水利用的情況。 14 如在任何一級(jí)渠道上防滲，降低渠道透水性，提高渠道水利用系數(shù)，都會(huì)收到同樣的效果。但在各級(jí)渠道滲漏損失狀況不同時(shí)，可以導(dǎo)出下述三種情況，見下表。 I II III 渠別 改造前最大幅度 渠別 改造前最大幅度 渠別 改造前最大幅度 農(nóng) 斗支干0.80.80.80.825%25%25%25%農(nóng) 斗支干0.90 0.90 0.72 0.7011.11%11.11%38.89%42.86%農(nóng) 斗支干0.75 0.75 0.80 0.90 33.33%33.33%2

9、5.00%11.11%系0.41144.14% 系0.41144.95% 系0.41146.91% 我們應(yīng)考慮渠道現(xiàn)狀的滲漏情況，先在損失比較大的渠級(jí)上防滲。不僅其節(jié)水的程度大，而且，有選擇防滲材料的余地；這種情況顯然用首尾測(cè)定法是分析不出來的。 152) 典型渠段測(cè)量法(1)損失水量測(cè)量時(shí)段內(nèi)的損失水量W損失為： 式中：W首測(cè)量時(shí)段內(nèi)典型渠道（渠段）首部測(cè)量斷面的累計(jì)水量；W尾測(cè)量時(shí)段內(nèi)典型渠道（渠段）尾部測(cè)量斷面的累計(jì)水量；Wi測(cè)量時(shí)段內(nèi)正常運(yùn)行的下級(jí)渠道測(cè)量斷面的累計(jì)水量；W渠測(cè)量始末典型渠道（渠段）蓄水量的變化，增加的情況取“”號(hào)，減少的情況取“”號(hào)。要求水位、流量在測(cè)量時(shí)段內(nèi)基本恒定

10、，渠段首部、分水口及渠段尾部可同時(shí)測(cè)量。16(2) 典型渠段的輸水損失率典段： 典段W損失W首 17(3) 典型渠道單位長度的輸水損失率典渠道 實(shí)際渠道不論是按續(xù)灌方式運(yùn)行還是按輪灌方式運(yùn)行，都是在分水情況下運(yùn)行，流量自渠首至渠尾逐漸減小，單位長度的損失水量也相應(yīng)減少，故由典型渠段的輸水損失率計(jì)算實(shí)際渠道單位長度輸水損失率時(shí)，必須進(jìn)行修正換算。 18典型段選定后，影響渠系水利用系數(shù)的因素主要有流量變化情況、沿程分水情況及典型段選擇的位置情況，因此，引入k1、k2、k3三個(gè)修正系數(shù)。典型渠道單位長度的輸水損失率可由下式表示：式中：L典渠段典型渠段的長度，若測(cè)量段為整條典型渠道時(shí)L典渠段為整條典型

11、渠道的長度(km)； k1輸水系數(shù), ,Q0為渠首流量，Qe為渠尾出流流量； k2分水系數(shù)，實(shí)際渠道的分水情況是很復(fù)雜的，為便于應(yīng)用，簡化為線性分水，即假定換算到單位渠長上的分水量，自渠首至渠尾呈直線變化。如果進(jìn)一步假定灌溉定額沒有區(qū)別，則分水系數(shù)K2可以用渠道控制區(qū)的寬度表示： 19式中：B 渠道控制區(qū)的平均寬度； B在控制區(qū)寬度呈線性變化的假定下，首部與尾部的寬度差。如果實(shí)際渠道接近均勻分水，即上下游控制面積區(qū)別不大，則：K20.5；K30.5+L1/L，L1為典型渠段中心點(diǎn)到典型渠道渠首的距離，L為典型渠道的長度。20 （4）渠道單位長度的輸水損失率渠道渠道典渠道i L典渠段i/Li（5

12、） 某級(jí)渠道的輸水損失率渠為： 渠=渠道L渠式中：L渠該級(jí)渠道的平均長度（km）,即該級(jí)渠道的總長度除總條數(shù)。（6）某級(jí)渠道的水利用系數(shù)為： =1- 渠21（7）田間水利用系數(shù) 式中：田間田間水利用系數(shù)； m 設(shè)計(jì)凈灌水 定額（m3/畝）；A農(nóng)渠控制的實(shí)灌面積（畝）； W一次灌溉農(nóng)渠放出的總水量(m3)。 灌溉水利用系數(shù)水為： 水 = 田間223）對(duì)渠系水利用系數(shù)計(jì)算公式的修正（1）渠道越級(jí)輸水的修正 （2）渠道布置形式的修正 23（1）渠道越級(jí)輸水的修正 運(yùn)用連乘公式計(jì)算渠系水利用系數(shù),在灌區(qū)渠道有越級(jí)現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修正。在實(shí)際灌區(qū)中,普遍存在越級(jí)渠道。有越一級(jí)的，有越二級(jí)甚至三級(jí)的。如在總

13、干渠上直接接斗渠,則跨越了干渠、支渠二級(jí)。不考慮越級(jí)現(xiàn)象的影響，則過低地估計(jì)了渠系水利用系數(shù)。因此，應(yīng)考慮越級(jí)渠道的影響，利用控制面積進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算渠系水利用系數(shù)，使計(jì)算結(jié)果更加符合實(shí)際。24 如內(nèi)蒙古河套灌區(qū)的義長灌域，現(xiàn)灌面積18.18萬hm2，2001年至2002年進(jìn)行了灌溉水利用系數(shù)測(cè)試，在計(jì)算渠系水利用系數(shù)時(shí)遇到了渠道越級(jí)輸水問題。義長灌域的渠系組成按組成的渠道級(jí)數(shù)分為六級(jí)、五級(jí)、四級(jí)、三級(jí)、二級(jí)幾種，共有41個(gè)類型，非常復(fù)雜。如通濟(jì)干渠（包括和勝分干渠）渠系組成類型就有16種（見下表）。義長灌域的通 濟(jì) 干 渠 渠 系 水利用系數(shù) 率 計(jì) 算見下表。 25通濟(jì)干渠渠系水利用系數(shù)計(jì)

14、算表 面積單位：萬畝26 通濟(jì)干渠渠系水利用系數(shù)計(jì)算表 面積單位：萬畝通濟(jì)干渠渠系按傳統(tǒng)連乘方法計(jì)算渠系水利用系數(shù)為0.42，與面積加權(quán)計(jì)算的結(jié)果0.556比較，差值較大。通濟(jì)干渠渠系水利用系數(shù)計(jì)算表(續(xù)1) 面積單位：萬畝27通濟(jì)干渠渠系水利用系數(shù)計(jì)算表(續(xù)2) 面積單位：萬畝 通濟(jì)干渠渠系按傳統(tǒng)連乘方法計(jì)算渠系水利用系數(shù)為0.42，與面積加權(quán)計(jì)算的結(jié)果0.556比較，差值較大。 28(2) 渠道布置形式的修正 29 灌溉渠系水利用系數(shù)計(jì)算中，各級(jí)渠道水利用系數(shù)連乘的方法,僅適用于計(jì)算串聯(lián)和等效并聯(lián)的渠系，而不能應(yīng)用于非等效并聯(lián)的渠系。非等效并聯(lián)渠系，同級(jí)渠道的引水流量和渠道水利用系數(shù)不相同，上級(jí)渠道不同渠段的流量及相應(yīng)渠段的渠道水利用系數(shù)也不相同。對(duì)于非等效并聯(lián)渠道，該級(jí)