浅谈灌区配水渠道流量损失计算方法

浅谈灌区配水渠道流量损失计算方法
由于我国是个人口大国，水资源不足的现象较为严重，如何节约用水是我们每一个市民、每一个集体的责任所在。

有关调查数据显示，当前我国的农作物灌区配水占我国每年用水总量的68%以上。

可见，探讨灌区配水渠道流量损失计算方法，认识我国当前灌区流量损失现状，提高我国农业节水技术，做好灌区节水工作是建设我国资源节约型社会的首要任务。

笔者就我国当前的灌区配水渠道流量损失计算方法存在过于繁杂、精准度低等问题，开展相关探讨研究，并做出如下总结。

1 探讨渠道流量损失形式
灌区配水从源头流经渠道运输到农田用以农作物灌溉这一环节中，会出现大量的水资源损失。

水流量的损失主要通过以下三种形式：（1）渗水流失，比如配水在流经渠道底部、缝隙处造成的渗水流失或者配水流到田里时，因土壤、地质问题出现渗水损失等。

灌区配水在运输过程中发生渗水流失是无可避免的；（2）漏水流失，比如渠道建筑因地质、生物影响以及兴建过程偷工减料等原因导致的渠道裂开造成配水损失或者因为渠道长年使用却无人定期检修维护等因素导致配水损失，这些问题都应该在渠道兴建中和后期工作中多加注意；（3）蒸发流失，渠道水面蒸发的计算是由水面情况和渠道面积进行估算所得，约占总配水流失的1.8%，因此忽略不计。

2 田里不同农作物的用水损失计算方法
田里不同农作物的用水损失量的计算可以由田里用水有效系数算出，田里用水有效系数=配水流到田里储存在不同农作物预计温润层里的净含量除以从渠道尾部流进田里的水量，即N=mV/W（N是田里用水有效系数；m是计划配水额量；V是尾级渠道中的灌区配水面积，其值是固定的，单位hm2；W是从尾级渠道流出的水量，单位m3）。

实际测量计算方法：从整个灌区里挑出一部分具有代表性的农作物田地面积，观察并测量配水之前和配水之后（1～3天之内）田地土壤水分含量的数值改变，计算出净配水固定值，再根据N=102（β2-β1）αHV/W求出田里用水有效系数。

在公式中的β1、β2本别指配水之前和配水之后田地土壤水分含量，%；α是土壤干容重，单位是t/m3；h是农作物预计温润层厚度，单位是m；N、V、W同
上。

假若农作物是旱作种植，则N=mV/W和N=102（β2-β1）αHV/W计算公式适用于田里用水有效系数的计算，假若农作物是淹水灌溉的种植方式，则要进行灵活调整，即净配水固定值为配水后达到田表预计水层厚度增多的流量与固定渗漏流量的和。

3 常用渠道流量损失计算方法
渠水使用系数是衡量灌区配水由渠首流向各级输水渠道过程中流量损失，其能反映某一渠道系统的配水有效率，该系数值为各个等级渠水使用系数的积。

渠水使用系数=某级渠道的净流量/毛流量。

3.1 动态水流计算法
按照整条渠道的地质情况，挑出一段较具代表性的、没有分支的渠段（串联、无越级），该段长和相应流量要在以下范围：（1）对于流量<1m3/s的，渠长要大于或者等于2km；（2）当流量在1～10m3/s范围时，渠长要大于或者等于3km；（3）当流量在10～30m3/s范围时，渠长要大于或者等于5km；（4）当流量>30m3/s时，渠长要大于或者等于10km。

测定渠道上游和渠道下游断面在同一时间的流量，两者的差值就是流量的损失值。

3.2 静态水流计算法
挑选出一段较具代表、段长在50～100m范围的渠段，把渠段两头密封堵住，让水处于静止的状态。

接着在渠道中安放一个水位标志牌，然后朝渠道里输水，观察并测量这段渠道中水位下降情况，按照水位的改变情况求出流量损失以及渠水使用系数。

某一级的渠道渠水使用系数计算，应该依照同一等级的渠道测量出的实际流量值和各段渠道的渠水使用系数加权平均求出实际渠水使用系数。

比如在主渠段上连接斗渠，造成主渠和分渠的跨越现象，渠系有分支的渠道的情况，都要根据其渠道的实际控制面积加权平均求出实际渠水使用系数，这样就能避免计算出的流量损失值和实际的配水损失量差距太大的情况。

举个实际案例：湛江某一河套灌区，灌区面积为1621万km2，为了提高灌区配水渠道流量损失计算的精确性，服务于新型农业节水技术的开发，该市在2004～2005年开展了灌区水使用系数观测，在计算过程中发现有渠级跨越现象。

该灌区的结构组共有四级、24种类型，极其复杂。

其灌区的渠水使用系数计算数据如表1所示。

如果不考虑面积问题，按照常规的计算方法多计算得出的渠水使用系数是0.32，与考虑面积、加权平均后计算出的数值0.429存在很大差距。

由此可见，对于灌区渠道越级的渠水使用系数计算，应当根据其渠道的实际占领面积加以权衡，取平均值，以保证数据的准确性。

3.3 渠道衬砌渗水流失计算方式
挑选出一段较具代表的渠段，检测渠道衬砌渗水流失计算渠道流量损失。

套用其典型计算公式：Q=δ/L-kε1ε0（1/Qm上-Qm下），其中Q上和Q下是该段渠道的上端和下端的总配水流量；k和m分别是土地渗水系数和指数。

ε1和ε0分别是该段渠道遭地下流水冲击的渗水流失改正系数和衬砌渠道渗水流失改正系数。

4 根据渠道形式的不同进行计算方法的整改
通过对各个城市的灌区配水渠道流量损失计算所用方法统计我们不难发现，灌区总渠水使用系数的计算表示多为各个级的渠水使用系数的积。

其实这个计算方法用在顺序连接或者等效并联的渠道中是合理的，但是并不合适用在其他渠系。

所谓的顺序连接和等效并联渠道是指几段尾级渠段的输水都来自某一段顶级渠道，比如一些大型的灌区，其干渠和分渠是连接在一起的，配水是由干渠直接流向分渠或者斗渠和农渠是轮流供水的形式。

渠系中还存在不等效并联的渠段连接方式。

由于不等效并联的各个渠段水流量与对应的渠水使用系数不一样，因此计算出来的总渠道的流量损失是错误的。

所以对于不等效并联的渠系，其渠水使用系数要根据各个渠段流入的水量多少加以加权平均求值。

这样才能保证渠道流量损失计算结果和实际
相符。

5 结语
综上所述，针对不同的渠系的渠道流量损失计算应当学会灵活变通计算方法，保证计算数据和实际流量损失相符，以便有关技术人员根据算得的数据，开展节水技术的研究，实现我国灌区配水的宏观调控，实现灌区配水的科学合理化。

参考文献
[1] 梁鸿，陈亚新，张孝华，等.大型灌区配水效率的
计算方法与应用研究[J].中国农村水利水电，2007，
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[2] 袁聆钊，王全九，马娟娟.灌区农田输配水渠道流量实时监测系统研究[J].西安理工大学学报，2012，28 （3）：330-334.。