大中型灌区渠道水利用系数计算方法

王儒涛

（辽宁省辽阳水文局，辽宁辽阳111000）

大中型灌区渠道水利用系数计算方法

王儒涛

（辽宁省辽阳水文局，辽宁辽阳111000）

大中型灌区所控制的灌溉面积较大，情况复杂，对灌区渠系水利用系数进行科学合理的评价是亟待解决的问题。通过对辽阳灌区渠道水利用系数的分析推导，在利用等比数列求和公式的基础上，总结出一套较为科学的评价大中型灌区渠道水利用系数的方法。

渠道；水利用系数；方法研究；大中型灌区

如何科学计算渠道水利用系数，是进行水资源供需平衡、确定渠道规模和评估渠道节水量的重要依据。大中型灌区控制的灌溉面积大，情况复杂，又是节水改造的重点，如何评判其渠道水利用系数更是当务之急。通过对辽阳灌区渠道水利用系数的分析推导，总结出一种较为科学的渠道水利用系数计算方法。

辽阳灌区为中型灌区，位于太子河中部辽阳市城西的平原沿河地区。渠首位于辽阳市白塔区东关街道鹅房委。灌溉受益单位跨一县一区，包含辽阳县的黄泥洼镇、刘二堡镇、柳壕镇和太子河区太子河乡、望水台街道、小祁家镇、沙岭镇等7个乡镇和驻军部队农场。

灌区设计灌溉面积1万hm2，有效灌溉面积0.8万hm2，目前实际灌溉面积0.673万hm。渠系工程包括干渠、支渠、斗渠和农渠，全长515.74 km。全灌区设有一条干渠，6条支渠，71条斗渠，432条农渠。

1 测试要求

1.1 代表渠段选取原则

1）所选的典型渠道能代表整个灌区或同级渠道的平均水平，渠道的土质、防渗措施、输水流量的大小和工程完好率等指标应与全灌区或同级渠道相接近。

2）为了保证测验的精度和资料的可靠程度，满足规范的要求及资料分析的需要，所选的渠段要有足够的长度，以减小流量测验误差所带来的影响。干渠分为两段，一段是从渠首至三面闸，渠道长度8 864 m；另一段是从三面闸至两面闸，渠道长度4 825 m。干渠代表段长度6 500 m，选在渠首至三面闸段。

1.2 测流仪器

干渠和支渠流量和水深条件较好，LS25-1，LS68，LS78型等常规流速仪的测定范围即可满足测速的要求。斗渠和农渠的水深和流速均较小，采用LS45型流速仪和ADV等仪器，以保证流量测验精度。

2 渠道水利用系数公式推导

2.1 渠道水利用系数基本公式

通常所说的利用系数是指某级或渠系首尾之间的利用系数，在渠道任意两断面上若测得流量分别为Q上和Q下，且两断面之间的距离已知为△L，渠道的长度为L，则该渠道的水利用系数为：

式中：η渠道——渠道水利用系数；η渠段——典型渠段的渠道水利用系数；Q下/Q上——典型渠段上、下断面的流量，m3/s；L——该级渠道的长度，m；△L——典型渠段的长度，m。

用此公式计算出的渠道水利用系数，严格上讲是该渠道的渠尾利用系数，而不是渠道的平均利用系数。下面通过对辽阳灌区农渠的渠道水利用系数进行分析，提出渠道水利用系数计算方法。

2.2 农渠渠道水利用系数推导

在每条典型支渠上选取一条农渠，共选取典型农渠段6处。根据公式（1）计算各典型农渠的利用系数，计算结果见表1。

“哈！难怪今天厚嘴巴像抹了蜜，屁股却辣似姜！”汪队长指点着他，“我可告诉你啊，你有家有口的，不要打我们女护士的歪主意。”

以上计算的农渠渠道水利用系数，是一种理想化状态，即认为每一个农渠只控制一个地块，只承担输水任务而无分配水流作用，见图1。但实际上农渠是具有多口分流特征，承担着田间水量分配任务。农渠上地块的分布如图2所示。

表1 农渠渠道水利用系数计算及修正表

图1 无分配水流任务的农渠渠道水利用图

图2 有分配水流任务的农渠渠道水利用图

从图2中可看出，只有在An地块上，农渠的利用系数才为η。而在其它地块上利用系数是不为η的。距离渠首越近，利用系数越大。如果不对以上所求系数进行修正，那么所求的农渠渠道水利用系数将比实际的利用系数小得多。下面利用理论公式对农渠渠道水利用系数的修正公式进行推导。

设农渠渠道上有n个地块（见图2），那么在不考虑从斗渠到农渠的第1个开口的情况下（从斗渠到农渠的第1个开口距离很小，为推导公式的需要，忽略不计），农渠被分成n-1段。设农渠全段的渠道水利用系数为η，根据公式（1）计算出农渠上各开口处的渠道水利用系数分别为：

农渠上各渠段的η段已求出，设进入各地块的水量为Wi，整个农渠渠道水利用系数采用水量加权的办法求出，表示为：

式中：η1——农渠上第1个开口处的渠道水利用系数；η2——农渠上第2个开口处的渠道水利用系数；…；ηn——农渠上第n个开口处的渠道水利用系数；W1——进入农渠第1个开口（地块）的水量；W2——进入农渠第2个开口（地块）的水量；…；Wn——进入农渠第n个开口（地块）的水量。

水量加权的方法求渠道水利用系数，是比较科学的。但是实用性不强，主要是进入各地块的水量不易测定。但因为Wi=AiM（A为地块的面积，M为灌溉定额，为定值），则公式（2）转化为：

即渠道水利用系数推求方法由水量加权转化为面积加权。

因为农渠上进入地块的开口基本上等距排列，每个块地的面积基本相等。即A1=A2=A3=A4=…= An，将各渠段利用系数代入公式：

公式（5）即为农渠渠道利用系数修正公式，式中n为农渠上的地块数。利用公式（5）对农渠渠道水利用系数进行修正，计算结果见表2。

以农渠1-2-2为例，修正前渠道水利用系数为0.694，修正后为0.862，修正前后相差很大。

3 灌区渠道水利用系数计算

3.1 斗渠和支渠渠道水利用系数

根据公式（1）对各典型斗渠和支渠的渠道水利用系数进行计算。与农渠一样，斗渠和支渠的渠道水利用系数也涉及到修正的问题。由于二者的修正原理一致，在这里不再详述。直接采用公式（5）进行修正，成果见表2。

表2 斗渠、支渠渠道水利用系数修正表

3.2 干渠渠道水利用系数

干渠共分为两段，根据公式（1）求出干渠渠道水利用系数η干1=0.949，η干2=0.968。

3.3 灌区渠道水利用系数

首先，根据公式η支=η干·η支·η斗·η农求出各支渠渠系渠道水利用系数，见表3。

全灌区渠道水利用系数仍采用面积加权法计算，即用每个支渠渠系的渠道水利用系数乘以其

表3 支渠渠系渠道水利用系数计算表

所控制的灌溉面积之和除以灌区的总面积。根据公式（3）：

4 结语

通过对辽阳灌区渠道水利用系数的计算分析，得出：利用等比数列求和公式，采用面积加权法（水量加权法）是一种科学的、有效的推求大中型灌区渠道水利用系数的方法。该方法计算简便，可操作性强，是评价大中型灌区渠道水利用系数的根本途径。

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1002－0624（2017）03－0047－02

2016-10-11