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        遼陽灌區(qū)渠道水利用系數(shù)計算方法研究

        2017-05-09 16:40:08賈銘洋
        黑龍江水利科技 2017年1期

        賈銘洋

        (遼寧省遼陽水文局,遼寧 遼陽 111000)

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        遼陽灌區(qū)渠道水利用系數(shù)計算方法研究

        賈銘洋

        (遼寧省遼陽水文局,遼寧 遼陽 111000)

        大中型灌區(qū)所控制的灌溉面積較大,情況復雜,對灌區(qū)渠系水利用系數(shù)進行科學合理的評價是亟待解決的問題。通過對遼陽灌區(qū)渠道水利用系數(shù)的測試分析,在利用等比數(shù)列求和公式的基礎上,總結一套較為科學的評價灌區(qū)渠道水利用系數(shù)的方法。

        遼陽灌區(qū);渠道;水利用系數(shù);計算方法

        1 遼陽灌區(qū)的基本情況

        遼陽灌區(qū)為中型灌區(qū),位于太子河中部遼陽市城西的平原沿河地區(qū)。灌區(qū)收益單位跨一縣一區(qū)。灌區(qū)設計灌溉面積1萬hm2,有效灌溉面積8000hm2,目前實際灌溉面積6737hm2。渠系工程全長為515.74km。全區(qū)設有1條干渠,6條支渠,71條斗渠,432條農渠[1]。

        2 測試要求

        2.1 代表渠選取原則

        1)所選的典型渠道能代表整個灌區(qū)或各支渠同級渠道的平均水平,渠道的土質、防滲措施、輸水流量的大小和工程完好率等指標應與全灌區(qū)或支渠該級渠道相接近[2]。

        2)為了保證測驗的精度和資料的可靠程度,滿足規(guī)范的要求及資料分析的需要,所選的渠段長度要足夠,以減小流量測驗誤差[3]。各級渠道的選用情況見表1。

        2.2 儀器設備

        干渠和支渠在流量和水深條件較好的條件下,ls25-1、ls-78型流速儀的測定范圍就可滿足測速要求。斗渠和農渠的流速較小,采用常規(guī)的儀器無法施測或不能保證精度,采用ls-45型流速儀和ADV新型儀器,以及采用V型量水堰等[4]。

        表1 各級渠道選用情況

        3 渠道水利用系數(shù)計算

        3.1 渠道水利用系數(shù)基本公式

        通常所說的利用系數(shù)是指某級或渠系首尾之間的利用系數(shù),在渠道任意兩斷面上若測得流量分別為Q上和Q下,且兩端面間距已知△L,渠道的長度為L,則該渠道的水利用系數(shù)為:

        η渠道=η渠段L/△L=(Q下/Q上)L/△L

        (1)

        式中:η渠道為渠道水利用系數(shù);η渠段為典型渠段的渠道水利用系數(shù);Q上、Q下為典型渠段上下斷面的流量;L為該級渠道的長度;△L為典型渠道的長度。

        嚴格的講是該渠道的渠尾利用系數(shù),而不是渠道的平均利用系數(shù)。下面通過對遼陽灌區(qū)的渠道水利用系數(shù)的測試分析,提出渠系水利用系數(shù)計算方法[5]。

        3.2 農渠利用系數(shù)

        每條支渠上選取一條農渠,共選取典型農渠段6處。根據(jù)公式(1)計算典型農渠的利用系數(shù),計算過程見表2。

        表2 農渠利用系數(shù)計算表

        以上計算的農渠渠道水利用系數(shù)即認為每一個農渠只控制一個地塊,只承擔輸水任務而無分配水流作用。但實際上農渠是具有多口分流特征,承擔著田間水量的分配任務。農渠上地塊的分布如圖1所示。

        圖1 農渠上地塊分布圖

        從圖1中不難看出,只有在An地塊上,農渠的利用系數(shù)才為η,而在其它地塊上農渠利用系數(shù)是不為η。距離渠首越近,利用系數(shù)越大。如果不對以上所求系數(shù)進行修正,那么我們所求的農渠利用系數(shù)將比實際的利用小得多。需要對農渠水利用系數(shù)進行修正。下面進行公式推導[6]。

        設農渠渠道商有n個地塊(見圖1),那么在不考慮從斗渠到農渠的第1個開口的情況下(從斗渠到農渠的第1個開口距離s很小,為推導公式的需要,忽略不計),農渠被分成n-1段。設農渠全段的渠道水利用系數(shù)為η,那么根據(jù)公式(1)求出從斗渠至農渠開口隔斷的渠道水利用系數(shù)為:

        各渠段的η段已求出,設進入各地塊的水量為Wi,整個農渠渠道水利用系數(shù)采用水量加權的辦法求出,表示為

        (2)

        水量加權的方法求渠道水利用系數(shù),是比較科學的。但實用性不強,主要是進入各地塊的水量不易測量。但因為Wi=AiM(M為灌溉定額,為定值),則公式(2)轉化為:

        (3)

        即渠道水利用系數(shù)推求方法由水量加權轉化為面積加權。

        因為農渠上進入地塊的開口基本上等距排列,每個塊地的面積基本相等[7]。即A1=A2=A3=…=An,將各渠段利用系數(shù)帶入公式:

        不難看出,上式中分子部分是公比為的等比數(shù)列,根據(jù)等比數(shù)列求和公式,對上述公式進行簡化。

        (4)

        公式(4)即為農渠渠道利用系數(shù)修正公式,式中n為農渠上的地塊數(shù)。利用公式(4)對農渠利用系數(shù)進行修正,計算過程見表3。

        表3 農渠利用系數(shù)修正表

        3.3 斗渠利用系數(shù)

        根據(jù)公式(1)對各典型斗渠的渠道水利用系數(shù)進行計算。跟農渠一樣,斗渠的利用系數(shù)也涉及到修正的問題[8]。由于二者的修正原理一致,直接采用公式(4)進行修正,成果見表4。

        表4 斗渠利用系數(shù)修正表

        3.4 支渠渠道水利用系數(shù)

        根據(jù)公式(1)對各支渠的渠道水利用系數(shù)進行計算。同樣,對于支渠的利用系數(shù)也要進行修正,修正方法同農渠一樣,成果見表5。

        表5 支渠利用系數(shù)修正表

        3.5 干渠渠道水利用系數(shù)

        干渠共分兩段,根據(jù)公式(1)求出干渠渠道水利用系數(shù)為:

        η干1=0.949,η干2=0.9680。

        3.6 灌區(qū)渠系水利用系數(shù)

        首先根據(jù)公式求出各支渠渠系水利用系數(shù),見表6。

        表6 支渠渠系水利用系數(shù)計算表

        全灌區(qū)渠道水利用系數(shù)仍采用面積加權法計算,即用每個支渠渠道水利用系數(shù)乘以其所控制的灌溉面積之和除以灌區(qū)的總面積。根據(jù)公式(3)

        4 結 語

        通過對遼陽灌區(qū)渠道水利用系數(shù)的計算分析,得出如下結論:采用面積加權法是一種科學的、有效的推求大中型灌區(qū)渠道水利用系數(shù)的方法。該方法計算簡便,可操作性強,是評價大中型灌溉區(qū)渠道水利用系數(shù)的途徑。

        [1]馬永仁,朱美玲,王新.干旱區(qū)流域水權結構體系研究[J].水利規(guī)劃與設計,2012(02):1-4,14.

        [2]陸文聰,覃瓊霞.以節(jié)水和水資源優(yōu)化配置為目標的水權交易機制設計[J].水利學報,2012(03):323-332.

        [3]張慶文.我國水權交易實施和研究進展[J].水利規(guī)劃與設計,2012(05):11-13,19.

        [4]張紹軍.實踐最嚴格水資源管理制度的探索[J].水利技術監(jiān)督,2013(05):23-26.

        [5]李國強.灌區(qū)實施水保耕作的防蝕作用及效益[J].水土保持應用技術,1997(04):1-3.

        [6]鄭祥樂.淺析新疆灌區(qū)鹽堿地成因分析及治理措施[J].水土保持應用技術,2014(02):29-30.

        [7]王士蘭.黑龍江省大中型灌區(qū)量水現(xiàn)狀及對策[J].水利規(guī)劃與設計,2012(05):48-50.

        [8]劉海娟.灌區(qū)水資源供需水量平衡分析[J].水利技術監(jiān)督,2015(05):64-66.

        1007-7596(2017)01-0043-03

        2016-12-15

        賈銘洋(1983-),男,遼寧遼陽人,工程師,研究方向為水文與水資源、水環(huán)境等。

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