畢亞紅 李亞榮

（鳳翔縣水利工程建設(shè)工作隊(duì) 陜西 鳳翔 721400）

渠道水利用系數(shù)是指渠道末端流量與首端流量之比值，或下一級渠道引入流量之和與渠道首端流量之比值，它是衡量渠道在輸水過程中水量利用情況，綜合反映灌區(qū)灌溉工程狀況、用水管理水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)，同時(shí)也是灌區(qū)灌溉配水的重要依據(jù)。科學(xué)準(zhǔn)確地測定分析灌區(qū)渠道水利用系數(shù)，對合理調(diào)配水資源，提高灌區(qū)水資源利用率，促進(jìn)灌區(qū)灌溉管理工作步入科學(xué)化具有重要意義。

1 灌區(qū)概況

鳳翔縣橫水河灌區(qū)位于縣城東北部，是鳳翔縣三大國營灌區(qū)之一，灌區(qū)由四座水庫聯(lián)合向灌區(qū)自流供水，主要灌溉姚家溝、田家莊、糜桿橋、橫水等4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)30多個(gè)行政村的8萬多畝耕地，灌區(qū)設(shè)施面積9.48萬畝，有效灌溉面積8.06萬畝，灌區(qū)以小麥、玉米等糧食作物為主，經(jīng)濟(jì)作物有辣椒、蘋果、蔬菜等，復(fù)種指數(shù)1.5。灌區(qū)水源工程由白荻溝、姚家溝、桃樹溝、群力四座水庫聯(lián)合向灌區(qū)供水，總庫容為2259萬m3，有效庫容1074萬m3。輸水干渠五條即總干、南干、東干、西干、群力輸水渠道，總長40.36km，渠系建筑物170座，總干設(shè)計(jì)輸水流量4.5m3/s，南干設(shè)計(jì)輸水流量3.2m3/s，東干設(shè)計(jì)輸水流量2.0m3/s，西干設(shè)計(jì)輸水流量1.8m3/s，群力輸水渠道設(shè)計(jì)輸水流量1.0m3/s。該灌區(qū)自1963年下閘蓄水投運(yùn)以來，已運(yùn)行40多年，為灌區(qū)糧食增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、農(nóng)民增收發(fā)展發(fā)揮了重要作用，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

2 灌區(qū)渠道水利用系數(shù)測定分析的必要性和重要性

灌區(qū)自建成投入運(yùn)行以來，為鳳翔縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和群眾生產(chǎn)生活發(fā)揮了顯著作用，2002年～2009年陸續(xù)實(shí)施了白荻溝、群力、姚家溝、桃樹溝水庫除險(xiǎn)加固工程，水源蓄水能力大幅增加，灌區(qū)供水水源有了充分的保證。2003年～2005年完成了橫水河灌區(qū)水利骨干工程項(xiàng)目建設(shè)，近年來國家分年度投資實(shí)施了大中型灌區(qū)節(jié)水改造。通過灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目的實(shí)施，灌區(qū)渠道的輸水能力得到顯著提高，渠道斷面形式得到優(yōu)化，段渠道斷面由原來的梯形改造為U型或弧底梯形。原量水設(shè)施采用的是西北水利科學(xué)研究所的長喉道或無喉道量水堰，梯形渠道為無喉道量水堰，U型渠道多為長喉道量水堰；而現(xiàn)在實(shí)施節(jié)水改造工程后的渠道量水堰改造為流量小于0.6m3/s時(shí)用平底拋物線型，流量等于或大于0.6m3/s時(shí)用巴歇爾型。這樣干支渠道量水設(shè)施形式的改變，致使原來測定的流量表與現(xiàn)有渠道實(shí)際流量不相對應(yīng)，給灌區(qū)調(diào)配水工作帶來不便。因此及時(shí)測定灌區(qū)渠道水利用系數(shù)，準(zhǔn)確評價(jià)農(nóng)業(yè)水資源利用效率，為灌區(qū)準(zhǔn)確調(diào)配水量提供重要技術(shù)參數(shù)非常必要。而且，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，城鎮(zhèn)供水、工業(yè)供水比重逐步增大，水資源日趨匱乏，灌區(qū)多元供水格局逐漸形成，供需水矛盾將更加突出，所以，科學(xué)準(zhǔn)確測定灌區(qū)渠道水利用系數(shù)，對合理調(diào)配水資源，促進(jìn)節(jié)約用水，創(chuàng)建節(jié)水型灌區(qū)十分重要。

3 渠道水利用系數(shù)的測定

3.1 流量實(shí)測法測定的原理

渠道水利用系數(shù)是反映渠道輸水利用率的指標(biāo)，用渠端流量和渠首流量的比值表示，綜合衡量輸水渠道行水能力和渠道工程狀況。流量需測定流速和行水?dāng)嗝鎯身?xiàng)參數(shù)，流速主要用Ls-10流速儀分時(shí)段在斷面規(guī)則、流速相對穩(wěn)定位置進(jìn)行測試，一般測3次～5次，每次間隔半小時(shí)左右。測試前必須由專業(yè)單位對流速儀進(jìn)行校正，先測定不同斷面的流速，再用積分的方法計(jì)算其流速。斷面不同處的流速是不一樣的，并且其流速的分布也不是線性的，通過觀測斷面中測點(diǎn)的流速，求得代表觀測斷面的流速V，再根據(jù)觀測斷面面積A，計(jì)算出該斷面流量，即Q=A×V。

3.2 測定的方法

橫水河灌區(qū)為四座水庫聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用的自流灌區(qū)，輸水渠道長，斷面變化復(fù)雜，險(xiǎn)工險(xiǎn)段多，輸水損失大，測定分析渠道水利用系數(shù)難度大，準(zhǔn)確掌握輸水參數(shù)對水庫調(diào)度水量具有重要作用。近年來我們通過長期觀測和分析校正，取得了符合灌區(qū)渠道實(shí)際的一套成果資料，初步總結(jié)出了測定的方法步驟及注意事項(xiàng)。在一般情況下水庫供水量充足穩(wěn)定時(shí)，多采用干支渠續(xù)灌、斗渠按續(xù)灌組輪灌的辦法配水，上中下游插花開斗，在這種情況下采用分渠道流量直測法測定渠道有效利用系數(shù)的方法最為簡單有效，既滿足上下段同時(shí)開斗引水的特點(diǎn)，所取得的資料又接近灌區(qū)實(shí)際。具體測定方法是：首先施測該段渠首引入流量Q引，渠線過長時(shí)可分上下段實(shí)測，再按流程時(shí)間順序由上而下施測，中途開斗用水或泄水要一個(gè)一個(gè)地實(shí)測，最后測定渠尾流量，綜合各斗口、中途泄退及渠尾流量之和為灌區(qū)供水渠道凈流量Q凈，由下列關(guān)系式求得灌區(qū)干支渠道水利用系數(shù)η。

式中，η——為所求渠道水利用系數(shù)；

ΣQ斗口——為該段渠道中途用水斗斗口實(shí)測流量之和，含中途泄水退水流量等（m3/s）；

Q下——為該段渠尾引水流量（m3/s）；

Q首——為該段渠首引水流量（m3/s）。

我們根據(jù)多次實(shí)測的渠道水利用系數(shù)，在灌溉中合理科學(xué)配水，節(jié)約了水資源，提高了水的利用率，最大程度地發(fā)揮了水庫聯(lián)合調(diào)度的作用。

4 典型實(shí)例分析

在2013年2月20日的春季灌溉供水過程中，對灌區(qū)各級渠道水利用系數(shù)測定分析。以新一斗為例，對其渠道水利用系數(shù)進(jìn)行實(shí)測。先測定新一斗斗渠渠首引水流量，方法為用Ls-10流速儀分時(shí)段測定渠首流速，一般為在距渠首引水口50m左右處斷面規(guī)則、流速相對穩(wěn)定位置進(jìn)行測試，測定3次～5次，每次間隔半小時(shí)左右，求出其平均流速，再用流量公式計(jì)算出各分渠的引水流量，其測定數(shù)據(jù)如表1。

由表1計(jì)算可知，新一斗渠道水利用系數(shù)為0.843，經(jīng)多次實(shí)測后，偏差在2%以內(nèi)。由此可見，新一斗渠道水利用系數(shù)在0.84左右，所測結(jié)果真實(shí)可靠，所用公式較為合理，值得應(yīng)用。

5 流量實(shí)測法必須注意的幾個(gè)問題

（1）采用這種方法實(shí)測渠道水有效利用系數(shù)時(shí)，因各種因素影響流速數(shù)據(jù)測定，不能以一兩次所得的資料為依據(jù)，應(yīng)在不同灌溉條件（主要指不同流量和不同季節(jié)采用不同灌水方法）下，經(jīng)多次測試驗(yàn)算，綜合考慮多種影響因素，取得比較可靠的數(shù)據(jù)資料。

表1 新一斗渠道水利用系數(shù)測定計(jì)算表

（2）測定過程中渠道流量必須穩(wěn)定，中途開斗用水和泄水亦應(yīng)保持原狀不變，否則所測資料沒有實(shí)際價(jià)值，且應(yīng)由上而下隨流程搶時(shí)段施測，抓住渠道流量穩(wěn)定階段的中間流程施測取得的實(shí)測資料最為可靠。

（3）對定期工作渠道還應(yīng)考慮到渠道工作時(shí)間的因素，應(yīng)分別對待。流量實(shí)測法對長期工作渠道所得出的成果其規(guī)律性比較強(qiáng)，初期放水1天～2天施測的資料，因渠道滲漏、淤積等影響，不能作為計(jì)算渠道水利用系數(shù)的依據(jù)。

（4）施測過程中應(yīng)用同一儀器、同一人員、同一方法施測，準(zhǔn)確測定斷面流速，水位若有變化應(yīng)按流程時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)測。

（5）為了確保施測數(shù)據(jù)可靠，防止渠首及各斗渠引水流量變化，必須在流程時(shí)段內(nèi)施測完畢。在灌區(qū)各斗渠同時(shí)引水的情況下，為了確保施測時(shí)間，可在施測前校核斗渠水位流量關(guān)系，在正式施測中根據(jù)該斗渠的水尺讀數(shù)，查該斗渠水位流量關(guān)系表，得到該斗渠引水實(shí)測流量，這樣可節(jié)省一定的測流時(shí)間，數(shù)據(jù)也可滿足測量精度要求。

（6）測流斷面的選擇和流量施測一定要符合規(guī)范要求。測流斷面應(yīng)選擇在渠段平順、水流均勻穩(wěn)定、無漩渦或回流的位置，斷面應(yīng)與水流方向垂直，測流斷面應(yīng)盡可能的有穩(wěn)定規(guī)則斷面。對干支渠道最好做成固定測流斷面，并用砼襯砌建好測流橋。測流斷面的測線數(shù)目干支渠可設(shè)3條～5條，斗分渠可設(shè)3條～5條。水深小于1m時(shí)常用一點(diǎn)法；水深1m～3m時(shí)，流速分布不均，可采用二點(diǎn)法或三點(diǎn)法。每一測點(diǎn)測速歷時(shí)不宜少于100秒，最低不得少于60秒。施測中各數(shù)據(jù)要記錄齊全，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，實(shí)事求是，不得粗估冒算，更不能弄虛作假。

6 測定資料的整理與分析

每次施測完畢后，應(yīng)及時(shí)檢查和校核，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)糾正，出現(xiàn)作廢資料應(yīng)抓住時(shí)機(jī)補(bǔ)測，以防在不同情況下缺乏資料。在每季渠道停水后對所測資料進(jìn)行整理分析歸檔。方法上采取“全面整理，去粗取精，找出規(guī)律”把一些因操作不符合技術(shù)規(guī)范要求，或儀器失靈等原因所測得的反常數(shù)據(jù)經(jīng)過分析鑒別后予以舍棄，把所有正確的資料經(jīng)過分析計(jì)算，得出測定技術(shù)成果。根據(jù)各個(gè)渠道的施測情況初步可以得出以下幾條規(guī)律：①在同一條渠道上流量愈大則有效利用系數(shù)愈大，反之則小。②在同一條渠道上流量變化愈大而利用系數(shù)變化則比較小。③測定斷面位置及渠道流速的準(zhǔn)確性直接影響該段渠道水利用系數(shù)測定的準(zhǔn)確性，測定的渠段應(yīng)斷面規(guī)則、渠線順直，比降一致。④橫水河灌區(qū)現(xiàn)在采用的各干支斗渠道水利用系數(shù)經(jīng)歷年校正，均比實(shí)測資料偏小1%～2%左右，但個(gè)別渠道因工程狀況較差，渠道水利用系數(shù)偏低。因此加強(qiáng)管護(hù)，搞好水源輸水骨干工程及灌區(qū)渠系工程設(shè)施日常維護(hù)管理，提高渠系水有效利用系數(shù)，才能使有限的水資源發(fā)揮更大效益。

7 結(jié)語

準(zhǔn)確測定渠道水利用系數(shù)是灌區(qū)管理單位技術(shù)人員必須掌握的一門基本技術(shù)，準(zhǔn)確掌握灌區(qū)水資源利用率，對于科學(xué)指導(dǎo)灌溉，合理配置和節(jié)約水資源，推動(dòng)灌區(qū)實(shí)施水權(quán)轉(zhuǎn)換，促進(jìn)水資源流向高效益的其他產(chǎn)業(yè)具有十分重要的作用。國有各大中型灌區(qū)渠道水利用系數(shù)數(shù)據(jù)資料是評價(jià)農(nóng)業(yè)水資源利用、指導(dǎo)節(jié)水灌溉和灌區(qū)續(xù)建配套及節(jié)水改造項(xiàng)目實(shí)施的重要參考，也是衡量灌區(qū)用水管理水平的一項(xiàng)綜合指標(biāo)。所以，在灌區(qū)灌溉管理過程中，加強(qiáng)用水管理，嚴(yán)格用水計(jì)劃，大力推進(jìn)節(jié)水改造，減少輸水損失，提高水利用效率，是我們灌區(qū)管理工作者的一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，在工作實(shí)踐中，我們應(yīng)該探討更科學(xué)、更合理、更便捷的渠道水利用系數(shù)測定方法，使之服務(wù)灌區(qū)，有力推動(dòng)水利改革發(fā)展。陜西水利