湖南省末级渠道设计流量快速查算研究

2012-06-21徐义军胡春艳李桂元

湖南水利水电 2012年4期

徐义军胡春艳李桂元

（湖南省水利水电科学研究所长沙市 410007）

1 研究背景及意义

小型农田水利工建设目前形成了中央多部门投入、齐抓共管的良好局面，其主要为末级渠系建设，主要包括1万亩以下的小型灌区的全部灌溉渠系、大中型灌区支渠以下设计流量不超过1 m3/s的末级渠系。随着2011年中央1号文件出台，在全国又掀起了新一轮农田水利工程建设高潮。湖南省作为一个水利大省，农田水利工程建设任务十分繁重，目前还缺乏对全省不同地区的小型渠道流量快速查算资料。因此，如何方便规划设计工作者快速确定渠道灌溉流量，从而选定合理的渠道尺寸，节约设计时间，减轻规划设计人员的劳动负荷，针对末级渠道流量确定开展研究，建立小型渠道快速查算表显得十分重要和迫切。

2 设计流量的作用

决定渠道横断面尺寸的因素有：渠道断面形式、设计流量、坡降及渠床糙率。

渠道坡降由地形决定，渠床糙率由衬砌形式及材料决定，规划设计时此2个参数均已知，因此，只要知道渠道设计流量，便可根据水力学原理计算得渠道横断面尺寸。

渠道设计流量是根据渠道承担的灌溉面积与综合净灌水率求得的净流量，加上预计的输水损失及适当留有余地的加大流量构成。因此，渠道设计流量不仅与渠道设计灌溉面积有关，还与作物种植结构、灌溉制度及综合灌溉定额有关。而作物灌溉制定、灌溉定额与当地气象条件密切相关。前种参数（灌溉面积、种植结构）均为设计已知条件，因此，通过作物灌溉制度分析计算，便可得到特定区域不同灌溉面积设计流量。

3 灌溉分区

渠道设计流量由设计灌溉面积、作物种植结构及灌溉制度确定。而灌溉制度由气候因子（决定作物生理需水量）及灌水方式确定。因此，在已知渠道设计灌溉面积、作物种植结构条件下，可以利用水文气象资料，通过灌溉制度分析计算确定综合净灌水率，进而求得渠道设计流量。

灌溉制度分析计算过程比较繁杂，还需要有长系列水文气象资料或灌溉试验资料。为方便广大基层小型农田水利工程规划设计人员，本手册收集了湖南省各县气象站1971～2005年气象观测资料（日降雨、气温、气压、日照、风速），按照（GB 50288-99）推荐的联合国粮农组织推荐的标准化、统一化后的Penman-Monteith公式（FAO-56，1998），计算参考作物腾发量ET0。然后，采用“控灌中蓄”节水灌溉模式进行日水量平衡计算，分析各县水稻设计灌溉定额（P=90%）及其对应的综合净灌水率，以此作为确定渠道设计流量的依据。在此基础上，根据湖南省主要种植结构，分双季晚稻和中稻两种情况，参考近年湖南省有关末级固定渠道水利用系数调研成果，编制田间灌溉渠道设计流量简易查表。

作物灌溉制度、灌溉定额与当地气象条件密切相关。湖南省幅员广阔，不同地理位置的气候条件差异较大，导致作物灌溉制度、灌溉定额差异较大，从而造成了作物净灌水率有较大差异。因此需要通过合理的农业灌溉用水分区来解决上述存在的问题。根据湖南省水利水电科学研究所2009年完成的《湖南省主要作物灌溉制度与灌溉定额等值线图》科研成果（该成果已获省科技进步三等奖），本次将湖南省分为湘北环湖平原区、湘中南山丘区、湘南山区和湘西北山区4个灌溉分区，对同一灌溉分区中相同的种植结构所取的净灌水率相同。表1为湖南省农业用水灌溉分区统计。