灌区渠系输水系统节水量几种计算方法计划.

灌区渠系输水系统节水量的几种计算方法
张厚玉 1
程献国2
〔1、黄委会建设与管理局 郑州
450003
2、黄河水利科学研究院引黄浇灌工程技术研究中心 新乡
453003〕
纲要：本文介绍了几种传统的渠道节水量计算方法，在此根基上提出了等效渠系法估量灌区渠 系可能节水潜力的新方法，并用该法对宁蒙相关典型灌区的渠系可能最大节水潜力进行了计算，计算方法简易有效。

要点词 节水量 节水潜力
等效渠系
我国是农业大国，农业是我国水资源的花费主体。

跟着水资源供需矛盾日趋突出，灌区节水改造与续建配套将是我国近期节水展开和节水投资的要点。

就渠系节水改造而言，主假如对土渠或老化失修渗漏严重的渠道进行防渗办理，减少渗漏损失。

本文将传统的渠道节水量计算方法归纳为直接法和间接法。

在此根基上提出了一种新的渠系节水量计算方法――－等效渠系法。

传统的渠道节水量计算方法 直接法
直接法是利用渠道衬砌前后渗漏损失量差值作为节水量的一种计算方法，直接法计算渠道节水量的公式以下：
W s W b W a
(S b
S a )LT
〔1－1〕
3
W b
3 W a
—渠 式中：Ws —渠道节水量，m ； —渠道衬砌前渗漏损失量，m ；
道衬砌后渗漏损失量，m 3；S b —单位长度未衬砌渠道渗漏量，m 3/(skm)·；S
a —单位长度衬砌渠道渗漏量，m 3/(skm)·；L —渠道衬砌长度，km ；T —输水时间，s 。

由公式〔1-1〕可知，渠道衬砌前后单位长度渗漏量是计算节水量的要点。

依据单位长度渠道渗漏量计算方法的差别，可将其分为理论公式法和经验公式法二种状况。

〔1〕理论公式法
理论公式法是利用灌区渠道的水力因素和土壤物理参数计算渠道理论渗漏量的一种方法。

衬砌前单位长度渠道渗漏量计算公式：
1
1
干、支渠：
S b
K[b
21h v (1m 2)2]
〔1－2〕
h v h ~1.0)H k
斗渠以下渠道：
S b
(B
A v h)
〔1－3〕
A v
f(B
)
h v
受地下水顶托影响的渠道：
S bw 2
S b
〔1－4〕
式中：K
—未衬砌渠道的土壤浸透系数，m/d ；
b
—渠底宽度，m ；h
—渠
道水深，m ； 1—渠坡侧向毛管渗吸修正系数，由?渠道防渗工程技术?查得；
h v
—考虑土壤毛管渗吸影响后的渠道水深，m ；m —边坡系数；
H
k
—毛细管水最大上涨高度，可依据土壤状况由?渠道防渗工程技术?查得，m ；B —渠道水面
B
宽度，m ；A v
—系数，取决于m 、 h
，可由?渠道防渗工程技术?查得；S bw —
有地下水顶托状况下，未衬砌渠道每公里渠长渗漏量，m3/s ·km ；2—校订系数，可由?渠道防渗工程技术?查得。

衬砌后单位长度渠道渗漏量计算公式：
S a
S b
〔1－5〕
式中： —渠道防渗举措下的渗漏量折减系数，由?渠道防渗工程技术?查 得。

〔2〕经验公式法 经验公式法是依据相关试验研究成就，归纳出不一样渠道参数、不一样土壤构造条件下，渠道衬砌前后单位长度渗漏损失量的经验计算公式，利用经验公式推行计算不一样渠道单位长度渗漏损失量的一种方法。

一般经验公式表达式以下：
SAQ 1m /100
〔1－6〕
关于受地下水顶托影响的渠道水渗漏量公式
S w2S
〔1－7〕
式中：
S
—单位长度渠道渗漏损失量，
m 3/(skm)·；A —土壤透水系数； —渠首流量，m 3
/s ；m —土壤透水指数；S w —受地下水顶托状况下，单位长度渠道渗漏量，m 3/(skm)·。

直接法计算渠道节水量，观点明确，但易受资料限制，特别是渠道单位长度损失量的计算。

理论法计算渠道单位长度损失量需要渠道的断面形态、水力因素、土
2
壤质地、地下水状况、运转管理等方面的详尽资料；经验公式法计算渠道单位长度损失量，虽能防备资料欠缺带来的问题，但存在试验研究成就的移用、引用可信度问题。

直接法多用于单条渠道节水量的计算。

间接法
间接法是依据渠道衬砌前后水利用效率的变化及渠道〔渠首〕引水量，剖析计算渠道节水量的方法。

间接法又分为逐级渠道法和综合渠系法两种。

〔1〕逐级渠道法
依据各级渠道衬砌前后的水利用系数和现状进入相应渠道的水量，计算渠道衬砌前后的渗漏损失量，其差值作为节水量。

计算公式以下：
W
si
W
i
(
ialibl
)〔1－8〕
n
W s
W
si
〔1－9〕i1
式中：W
si—第i级渠道节水量，m
3
；
W
i—第
i
级渠道的引水量，m3；ial—
第i
级渠道衬砌后的水利用系数；
ibl
—第
i
级渠道衬砌前的水利用系数；n—灌
区渠道级别。

〔2〕渠系综合法
依据现状进入田间的水量和衬砌后渠系水利用系数，折算衬砌后渠首引水量，以现状渠首引水量与衬砌后渠首引水量之差作为节水量。

计算公式为：
W
s W
sb
W
sa
=
W
sb
(1
b
/
a
)
〔1－10〕
式中：W
sb—衬砌前渠首引水量，m3；
W
sa
—衬砌后渠首引水量，m3；b—
衬砌前渠系水利用系数；a—衬砌后渠系水利用系数。

间接法防备了资料缺少和其余因素的影响，将其归纳为渠道水利用系数。

逐级渠道法需要知道每级渠道的水利用系数和相应渠道的引水量，限制了该法的使用。

渠系综合法将整个浇灌渠系视为一个系统，以现状进入田间的水量为根基，利用渠系水利用系数推求渠首引水量，直接与浇灌引水量相连接，方法精练。

但怎样获取渠系水利用系数是需要解决的要点问题。

等效渠系法计算渠系可能节水潜力
等效渠系法是用以估量灌区渠系所有衬砌后渠系水利用系数的方法，是渠系综合法的延长。

详细思路为：第一，概化灌区不一样级别渠道的等效渠道；其次，利用典型试验区的实验资料，剖析不一样级别渠道的单位长度损失量和单位长度渠道水利用系数；第三，依据试验区的成就，剖析计算等效渠道的单位长度水利用系数和渠
3
道的水利用系数；第四，计算等效渠系的水利用系数；最后，利用渠系综合法计算输水系统节水量。

〔1〕等效渠道概化 等效渠道是指该级渠道能代表灌区中该类输沟渠道的输水特征，包含长度等效和流量等效。

等效渠系是灌区不一样级别等效渠道的会合。

其概化方法为：
'
l i
l i
n i
〔2－1〕
等效长度： 式中：l i '
—第i
级渠道的等效长度，km ；l i
—第i
级渠道的长度，km ；n i
—
级渠道的总数目，条。

Q i '
W y 104
8.64T i n i
〔2－2〕
等效流量：
式中：Q i '
—第i
级渠道的等效流量，m 3
；
W
y
—
渠首总引水量，亿m
3
；
T
i
—
/s
第i 级渠道的运转时间，天。

〔2〕等效渠道水利用系数 由渠道渗漏量公式〔1－6〕可得：
S 1 1m 1 A 1Q 1
S 2
1m 2
A 2Q 2
〔2－3〕
式中： S 1
—等效渠道单位长度渗漏量，
3
/(skm)·； Q 1
—等效渠道流量，
m
m 3
/s ；
A 1、
m
1
—灌区的土壤参数；
S
2
、
Q
2
、
A
2
、
m
2
—分别代表典型试验区
渠道的单位长度渗漏量、流量、土壤参数。

等效渠道单位长度水利用系数：
'Q i '
l i 'S f1i
l i
iu
Q i '
〔2－4〕
式中： iu
i 级渠道的单位长度水利用系数；
S
f1i
i 级渠道的单位长
—第
—第
度损失量，m 3 ·。

/(skm)
等效渠道的水利用系数： i '
iiu
〔2－5〕
式中：
i
—第i
级渠道的水利用系数。

4
〔3〕等效渠系水利用系数
n
d i
〔2－6〕
i1
式中：d—渠系水利用系数。

〔4〕渠系可能节水潜力计算
将灌区的现状引水量、现状水利用系数、等效渠系的水利用系数代入公式〔1－10〕，即可求得灌区整个输水系统的可能最大节水潜力。

等效渠系法计算实例
以宁夏卫宁引黄灌区和内蒙古南岸引黄灌区为例，计算渠系可能节水潜力。

两灌区等效渠道概化结果见表3－1。

表3－1卫宁灌区和南岸灌区等效渠道概化结果
灌区名称工程总干渠干渠支渠斗渠农渠
总长度(km)34418279952645
条数52614744409
卫宁灌区运转时间〔d〕180553020
等效长度(km)
等效流量(m3/s)
总长度(km)
条数12854251150
南岸灌区运转时间〔d〕120120503020
等效长度(km)
等效流量(m3/s)
依据内蒙古河套灌区典型试验区试验成就资料，成立不一样流量衬砌渠道单位长度损失量与渠道流量关系，如图3－1所示。

5
S=
R2=
)
m
k
s
/
3m
(
S
3
Q(m/s)
图3－1渠道衬砌后单位长度损失量与渠道流量的关系
假设卫宁灌区和南岸灌区渠系节水改造，与内蒙古河套灌区典型试验区状况相
同，那么两灌区不一样流量级别渠道衬砌后单位长度渗漏量可由图3－1查得。

依据公式2－4能够计算出卫宁灌区和南岸灌区不一样级别渠道单位长度等效渠道水利用系数，见
表3－2。

表3－2宁蒙引黄灌区等效渠道单位长度渠道水利用系数
灌区名称总干渠干渠支渠斗渠农渠
卫宁灌区
南岸灌区
依据公式3－3，计算两灌区各级渠道和渠系综合水利用系数，结果见表3－3。

表3－3宁蒙引黄灌区等效渠道(渠系)水利用系数
灌区名称总干渠干渠支渠斗渠农渠渠系
卫宁灌区
南岸灌区
现状卫宁灌区和南岸灌区年引水量为
33
亿m和亿m，渠系水利用系数为
和。

依据公式1－10，即可计算灌区可能最大节水量，结果见表3－4。

卫宁
33
灌区可能节水潜力亿m，南岸灌区可能节水潜力亿m。

表3－4卫宁、南岸灌区可能节水量计算成就
引水量现状渠系水衬砌后渠系水节水量
灌区名称
〔亿m3〕
〔亿m3〕利用系数利用系数
6
卫宁灌区
南岸灌区
结论
等效渠系法是估量灌区渠系可能最大节水潜力的一种简易有效的方法。

可是，灌区在节水改造时，不行能将所有渠道都进行衬砌，这波及到投资问题、节水带来的环境问题等。

适合的节水量和适合的节水规模应在综合考虑经济展开水平、节水对灌区地下水、水盐均衡以及生态环境影响的根基上确立。

7。