灌溉水利用系数

1）首尾测定法 2）典型渠段测量法
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1）首尾测定法
首尾测定法指不必测定灌溉水输、配水过 程中的损失,而直接测定灌区渠首引进的水量 和最终贮存到作物计划湿润层的水量（即净灌 水定额）,从而求得灌溉水利用系数。这样,可 绕开测定渠系水利用系数这个难点,减少了许 多测定工作量。
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灌区第j次灌水的灌溉水利用系数η j用式(1)计算:
2．田间水利用系数的测定方法
根据《节水灌溉技术规范》（SL207-98），田间水利用 系数的测定法分为计算法和实测法。
（1）计算法：η t=mjAj/Wt
（6）
式中：mj为设计净灌水定额，m3/hm2；充分灌溉时,根据作
物主要根系活动层确定不同作物不同生育期的计划湿润层
深度，并据此校核设计净灌水定额。非充分灌溉时, 设计 净灌水定额可取实际亩均毛灌水量的90%～95%，即非充分
灌
溉 试
灌溉水利用系数的
验 方
测定计算方法
法
与
新
技
术
高峰
研
讨
水利部农田灌溉研究所
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主 要 内 容：
1、灌溉水利用系数的内涵 2、田间水利用系数的测定方法 3、渠系水利用系数测定计算法 4、灌溉水利用系数测定计算法 5、灌溉水利用系数测定方法应用实例
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1、灌溉水利用系数的内涵
灌溉水利用系数是指在一次灌水期间被农作物利用的净水 量与水源渠首处总引进水量的比值。 是衡量灌溉水利用程度的一个重要指标，也是集中反映灌 溉工程质量、灌溉技术水平和灌溉用水管理水平的一项综 合指标。 灌溉水利用系数也是领导宏观决策的重要依据。
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灌溉水利用系数的影响因素
据河南省人民胜利渠的试验资料，渗、漏和蒸发损失所 占比例为81%、17%和2%。
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从灌区的性质方面来讲影响因素有：
（1）灌区规模的影响 大灌区渠道的级数、数量多，在输配水的
过程中渗漏损失大，其有效利用系数就小。反 之，灌区小，其灌溉水利用系数就大。 （2）渠道级别的影响
（6）
式中：L典渠段—典型渠段的长度。
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（2）某级渠道的输水损失率渠： 渠=渠道L渠
式中：L渠为该级渠道的平均长度,等于该级渠道的总长 度除总条数。 （3）某级渠道水利用系数渠： 渠=1- 渠
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3.3 渠系水利用系数η q
η q=η gη zη dη n
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4、灌溉水利用系数测定计算法
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(3)要求掌握测试技术的人员较多
测量时需要大量的人员掌握测试技术，目前对于 许多灌区也是难以达到的。如广西自治区在对22个灌 区进行灌溉水利用系数测量时，举办了14期测流培训 班，参加学习人员达560人次。
(4)灌溉水利用系数的代表性较差
目前我国灌区节水技术改造发展很快,灌溉水利用 系数也随之改变，以往某次测定的灌溉水利用系数来 代替所有的情况是不合适的。应简化测定方法，经常 测定灌溉水利用系数。
应以水量为基础进行灌溉水利用系数的测定。
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(3)测量步骤
a)确定测量渠道数量
为减少工作量，可采取渠道抽样测量的方法，衬砌与未 衬砌渠道分别进行测量:
大中型灌区：总干渠 1条 ，干渠（含分干）2条，支渠 2 条，斗渠 3条，农渠3条；
小型灌区 ：干渠1条，支渠 2条，斗渠 2条，农渠2条。
井灌区：以县域为单位，以井为单元进行抽样测定。每个 县域的典型井数为6眼井，其中3眼井为已建节水灌溉工程， 3眼井为未建节水灌溉工程。井的选择要有代表性，应接近 县域的渠道防渗率和工程完好率；测定时井的运行状态也 应具有代表性。
n
j mi Ai /W j (1) i 1
灌区该年的灌溉水利用系数η a为：
k
a jW j / Wa j 1
(2)
式中mi为灌区第i种作物的净灌水定额；Ai为第i种作物 的实灌面积；Wj为第j次灌水渠首总引水量；n为灌区 作物种植种类； Wa为灌区渠首年总引水量；k为灌区
（7）
式中：β 1、β 2分别为灌水前后作物计划湿润层的土壤含
水率(以干土重的百分数表示),%；γ 为土的干容重,t/ m3；
H为作物计划湿润层深度,m。其余符号意义同前。
水稻如采用旱作栽培,则田间水利用系数的计算和测定方 法同上；如采用淹灌,则净灌水定额为灌后达到田面设计 水层深度增加的水量与稳定渗漏量之和。
η ＝（W1η 1+W0η q）/（W1+W0） （4） 式中：W1为灌溉时井灌的地下水利用量；
η 1为井灌灌溉水利用系数。
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田间水利用系数为灌溉水贮存到作 物计划温润层中的净水量与从渠系末端 进入田间水量的比值。即：
η t=Wj/Wt
（5）
式中：Wt为末级固定渠道放出进入田间的
总水量，m3。
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校正水尺零点，如水尺已遭破坏应在测水前及时修复。
详细检查已安装的量水设备，如发现有歪、斜、漏水、 阻水等情况时应及时采取措施予以恢复。
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d) 测定时尽量采用流速仪表、量水建筑物测流为宜， 采用其他方法时，要用流速仪来率定。
e) 测量时段内渠道（渠段）流量应尽可能保持稳定。 测定时间间隔为20~60分钟，各测量断面可同步测 量，也可考虑水流到达各断面时间上的差异，采用 非同步测量。
万m渠道2防渗率干渠干渠干渠59田间水利用系数计算表作物小麦玉米水稻干渠支渠斗渠农渠毛渠首尾测定法灌溉水利用系数计算及比较表作物种类播种面积小麦玉米棉花水稻合计渠首放水量综合法62631河套灌区实测基本情况河套灌区主要灌溉系统为黄河一首制引水七级渠系布设即总干渠1条干渠12条分干渠48条支渠202条斗农毛渠74万多条
灌溉条件下的田间水利用系数可取0.9 ～ 0.95，亏缺量
大时取上限，亏缺量小时取下限。 Aj为末级固定渠道控
制的实灌面积， hm2。 13
（2） 实测法：
在灌区中选择有代表性的灌溉地块,通过实测灌水前后(13d内)土壤含水量的变化,计算净灌水定额,用下式算出田 间水利用系数:
η t=102（β 2-β 1）γ HAj/Wt
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f) 数据记录
观测水尺时，先读一次，将读数记入相应表内规定的栏中， 然后重读一次，以便校核，如记录需要改正时，将错误的 数字用双斜线划掉，另填正确的数字。
在有风浪影响的情况下，观测水位时，应将最高和最低水 位的读数记下，取其平均值。
在测量断面进行测流、测速和测水深的同时应记录测流断 面尺寸及测量时间。
Δ W渠—测量始末典型渠段蓄水量的变化，增加时取“－” 号，减少时取“＋”号。
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（5）典型渠段的输水损失率典段：
典段＝W损失／W首
（5）
（6）渠段水利用系数η 典段：
η 典段= 1-典段
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3.2 渠道水利用系数η S
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(1) 渠道单位长度的输水损失率渠道
影响渠道水利用系数的因素主要有流量变化情况、沿程
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灌水均匀度是影响田间水利用系数的主要因素之一， 但灌水均匀度的测定需要采集土样或使用专门的仪 器，在生产条件下难以大范围进行。考虑到灌水均 匀度往往影响田间亩均毛灌水量，低的灌水均匀度 必然导致大的毛灌水量；过量灌水、径流等其他因 素的影响也同样反映在毛灌水量上。故一般采用计 算法确定田间水利用系数。
在我国行业标准《节水灌溉技术规范》中规定：灌区的灌 溉水利用系数,大型灌区不应低于0.50；中型灌区不应低于 0.60；小型灌区不应低于0.70；井灌区不应低于0.80；喷灌 区、微喷灌区不应低于0.85；滴灌区不应低于0.90。
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目前许多灌区没有经常系统测定灌溉水利用系数， 其主要原因是：
(1)测量工作量很大
Δ B为渠道首部与尾部控制区的宽度差。
若渠道接近均匀分水，则：k2＝0.5； k3 为典型渠段位置修正系数，k3 ＝0.5+L1/L，L1为典型渠段中 心点到典型渠道渠首的距离，L为典型渠道的长度。
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渠道单位长度的输水损失率为：
渠道

k2 k3(k1 1)(1 k2)
典段
L典渠段
记录表内规定的栏目必须全部观测、逐栏填写，若遇特殊 情况无法填写观测时，应在备注栏内说明。
测流资料及各种报表要妥善保存，不得损坏或遗失、随意 涂抹、挖补修改原始记录。更不得伪造数据，弄虚作假。
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g) 有关问题的说明 渠道弃水应计入管理损失，不属渠系渗漏的范畴； 闸门漏水、工程漏水，可作为渠系渗漏损失，但应
先进的节水灌溉技术必然提高田间作物的水利用 效率。
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灌溉水利用系数可分解为渠系水利用系数和田间水利用系 数二部分。可用下式计算：
η ＝Wj/W0=η qη t
(1)
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η q=η gη zη dη n
(2)
η S=Σ QX/QS=Σ WX/WS
（3）
式中：η 为灌区灌溉水利用系数；Wj为灌溉时 能够被农作物利用的净水量；W0为渠首引入的
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由于动水测定法是在实际灌溉运行条件下测定， 更接近于实际，而且没有较大的工程量，因此，一般 采用动水测定法。测定时要求：
选择具有代表性的典型渠道（包括衬砌渠道和未衬 砌渠道），其平均防渗率和工程完好率接近全灌区该 级渠道的防渗率和工程完好率，使灌溉水利用系数测 量精度具有可信度。
测流断面应选择在渠段平直、水流均匀、无旋涡或 回流的地方，断面应与水流方向垂直。测流段应基本 具有稳定规则的断面。
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b) 测量典型渠段长度规定如下： 流量小于1m3/s时，渠段长度不小于1km； 流量为1~10m3/s时，渠段长度不小于3km； 流量为10~30m3/s时，渠段长度不小于5km； 流量大于30m3/s时，渠段长度不小于10km。
c) 测定准备工作
全面认真检查拟测渠道，清除测水断面上及附近淤积 物和石块等，保持测流断面的完整和通畅。
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（2） 静水测定法：
选 择 一 段 具 有 代 表 性 的 渠 段 , 长 度 为 50 ～ 100m,两端堵死,渠段中间设置水位标志,然后 向渠中充水,观测该渠段内水位下降过程,根 据水位变化即可计算出损失水量W段损和渠段水 利用系数η S。
渠段水利用系数η S:
η S=1-W段损/W段首
(8)
① 流量小于lm3/s时，渠道长不小于1km； ② 流量为1～10 m3/s时，渠道长不小于3km； ③ ③流量为10～30 m3/s时，渠道长不小于5km； ④ 流量大于30 m3/s时，渠道长不小于10km。 观测上、下游两个断面同时段的流量,其差值即为渠段损失 水量W段损，由此计算出渠段水利用系数η S。
渠道级别的影响主要反映在渠道长度和衬 砌率上，渠道越长、衬砌率越低，渠道水利用 系数越小。
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（3）不同地区的影响 不同地区其水文气象及地质条件也不同，对灌溉
水利用系数的影响也不同。 （4）不同灌区类型的影响
一般情况下，渠系水利用系数提水工程灌区比蓄 水工程的高，蓄水工程灌区比引水工程灌区高，输水 渠道中挖方渠道比填方渠道的渠道水利用系数要大， 面积越集中的灌区，灌溉水利用系数越大。 （5）不同灌溉技术的影响
总水量；η q为渠系水利用系数；η t为田间水利
用系数；η g、η z、η d、η n分别为干、支、斗、
农渠的加权平均渠道水利用系数；η S为渠道水
利用系数；Σ QX、Σ WX分别为该级渠道同时期放 入下一级渠道的流量、水量；QS、WS分别为该级
渠道首端进入的流量、水量。
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对于井渠结合灌区应分别算出井灌水利用 系数和渠灌水利用系数，然后根据井灌的地下 水利用量与渠灌的渠首引水量进行加权平均：
如广西自治区，在20世试，当时投资了88万元， 累计实测灌区各级渠道长5923.2km,实测渠段2640段， 参加测试人员3850人。
(2)测试条件要求严格，难以保证
如稳定的流量、测渠段要有一定的长度、测流断 面的规范性及测流桥等难以保证。
分水情况及典型段选择的位置情况，因此，引入k1、k2、k3三 个修正系数：
K1为输水系数,
k1
1
Qe Q0
,Q0为渠首流量，Qe为渠尾流量；
k2为分水系数，假定渠道沿程按线性分水，则分水系数 k2可
以用渠道控制区的宽度来计算：K 2 B为渠道控制区的平均宽度；
0.5(1
1 B ) 6B
田间水利用系数调查地块应尽可能选择在渠系水利 用系数调查的典型农渠的控制范围内，以利用农渠 测定的进入田块的水量作为实际毛灌水量。
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3 渠系水利用系数测定方法
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3.1 渠段水利用系数测定方法
渠段水利用系数测定方法分为动水测定法及静水测定法。 （1） 动水测定法：
根据渠道沿线的水文地质条件,选择有代表性的渠段,中间 无支流，其长度应满足以下要求:
对漏水情况进行准确描述，作为渠系渗漏的补充说 明。
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(4) 损失水量 测量时段内的损失水量W损失为：
W损失＝W首 W尾 Wi W渠
（4）
式中：W首—测量时段内典型渠段首断面的累计水量；
W尾—测量时段内典型渠段尾部测量断面的累计水量；
Σ Wi—测量时段内正常运行的下级渠道的累计水量；