張仁寶 ，武華寶 ，林 云

（1.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100；2.青島萊西市自來(lái)水公司諾誠(chéng)檢測(cè)中心，山東 萊西 266600）

青州市張莊灌區(qū)，位于魯中山區(qū)西部邊緣，屬于低山丘陵區(qū)，灌區(qū)三面環(huán)山。該灌區(qū)主要用來(lái)解決人畜用水，并結(jié)合抗旱灌溉。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遵循了安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、用水管理和工程管理方便、綜合利用等原則。

1 渠道相關(guān)參數(shù)分析

1.1 渠道設(shè)計(jì)流量分析

渠道的設(shè)計(jì)流量是在灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)條件下為滿足灌溉用水的要求而需要渠道輸送的最大流量。它與與灌區(qū)灌溉制度、灌溉面積和作物組成、渠道的工作制度以及渠道的輸水損失等因素有關(guān)，設(shè)計(jì)流量的確定是由設(shè)計(jì)灌水率（灌水模數(shù)）和灌溉面積按照渠道工作制度分析計(jì)算的。

1.2 渠道的輸水損失的分析

渠道在灌溉輸水過(guò)程中由于滲漏、水面蒸發(fā)和沿程損失，會(huì)有部分的水量損失。渠道輸水損失的原因主要有渠道滲漏損失、閘門(mén)漏水、渠道退水和渠道水面蒸發(fā)損失等。渠道滲漏是造成輸水損失的主要原因，其影響因素主要有土壤性質(zhì)、地下水位狀況和渠道施工質(zhì)量等，閘門(mén)漏水和渠道退水主要影響因素是用水管理水平和工程質(zhì)量，該條件可通過(guò)灌區(qū)管理工作加強(qiáng)予以限制，因而在計(jì)算渠道流量損失時(shí)也不予考慮，而水面蒸發(fā)損失一般小于滲漏水量的5%，在渠道流量計(jì)算中一般忽略不計(jì)。所以，渠床滲漏損失的水量是灌溉渠道輸水損失中主要的損失水量，為計(jì)算方便近似地看作總輸水損失量。

2 渠道設(shè)計(jì)流量的計(jì)算分析

在灌溉渠道設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮流量變化對(duì)渠道的影響，盡量滿足更多的用水條件變化要求。在實(shí)際工作中，是從變化的流量中取其典型流量作為設(shè)計(jì)依據(jù)的，這也就是渠道的正常流量。

2.1 輪灌渠道設(shè)計(jì)流量的推算

常用的輪灌渠道渠道流量推求方法是根據(jù)輪灌組劃分情況自上而下逐級(jí)分配末級(jí)（一般是支渠）續(xù)灌渠道的田間凈流量直至最后一級(jí)（農(nóng)渠），再由農(nóng)渠分配的田間凈流量逐級(jí)向上計(jì)入輸水損失水量和凈流量，從而得到各級(jí)渠道毛流量，即設(shè)計(jì)流量。

2.2 續(xù)灌渠道設(shè)計(jì)流量的推算

續(xù)灌渠道是上級(jí)渠道向下級(jí)渠道同時(shí)供水,所以可以在考慮輸水損失的情況下由下級(jí)渠道逐級(jí)推求。

3 案例分析

青州張莊灌區(qū)的灌溉面積1.95萬(wàn)hm2，灌區(qū)有兩條干渠，下設(shè)21條支渠。全灌區(qū)土壤、水文地質(zhì)等自然條件和作物種植情況比較接近，因而選擇其中第3條支渠為典型支渠。灌區(qū)以小麥、春玉米、夏玉米為代表作物。設(shè)計(jì)灌水模數(shù)q設(shè)=0.55 m3/（s·100 hm2），灌區(qū)土壤為輕黏壤土。以右干渠第3支渠為典型支渠，推求其設(shè)計(jì)流量。

1）分析推求農(nóng)渠的設(shè)計(jì)流量（毛流量）。

根據(jù)支渠控制面積和灌水率，可得三支渠田間凈流量Q4支田凈為0.73 m3/s；三支渠中同時(shí)工作的斗渠和農(nóng)渠分別是3條和2條，則田間凈流量Q農(nóng)田凈為 0.129 m3/s。

取田間水利用系數(shù)ηf=0.95，則農(nóng)渠的凈流量Q農(nóng)凈根據(jù)公式（3）計(jì)算得0.136 m3/s。

2）分析推求斗渠的設(shè)計(jì)流量（毛流量）。根據(jù)斗渠的凈流量應(yīng)為其控制的同時(shí)工作的農(nóng)渠數(shù)量和農(nóng)渠的設(shè)計(jì)流量，可得每條斗渠凈流量Q斗凈為0.28 m3/s。

農(nóng)渠分兩組輪灌，各組要求斗渠供給的凈流量相等。但是，第二輪灌組距斗渠進(jìn)水口較遠(yuǎn)，輸水損失水量較多，據(jù)此求得的斗渠毛流量較大。因此，以第二輪灌組灌水時(shí)需要的斗渠的毛流量作為斗渠的設(shè)計(jì)流量。斗渠的平均工作長(zhǎng)度L=1.63 km，而根據(jù)，每公里斗渠長(zhǎng)度損失水系數(shù)可得0.033，可求得斗渠毛流量或設(shè)計(jì)流量Q斗毛為0.295 m3/s。

3）分析推求三支渠的設(shè)計(jì)流量（毛流量）。支渠的凈流量為支渠控制同時(shí)工作的斗渠毛流量之和。因?yàn)橐粭l支渠內(nèi)同時(shí)工作的斗渠有3條，所以支渠的凈流量等于三條斗渠的毛流量之和，即0.88 m3/s。

支渠分兩組輪灌，各組要求支渠供給的凈流量相等。但是，第二輪灌組距斗渠進(jìn)水口較遠(yuǎn)，輸水損失水量較多，據(jù)此求得的支渠毛流量較大。因此，以第二輪灌組灌水時(shí)需要的支渠的毛流量作為支渠的設(shè)計(jì)流量。同時(shí)，選取支渠的計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)，以支渠的實(shí)際長(zhǎng)度為計(jì)算長(zhǎng)度顯然偏長(zhǎng)，若以分水口到輪灌組開(kāi)始位置則偏短，因此選取分水口至輪灌組中點(diǎn)的距離作為支渠的平均工作長(zhǎng)度L為3.94 km，綜上分析，可得支渠的毛流量或設(shè)計(jì)流量Q支毛為0.89 m3/s。

4）計(jì)算干渠的設(shè)計(jì)流量（毛流量）。計(jì)算三支渠灌溉水利用系數(shù) η4支水=Q4支田凈/Q支毛=0.82。

以典型支渠（三支渠）的灌溉水利用系數(shù)作為擴(kuò)大指標(biāo)計(jì)算其他支渠的設(shè)計(jì)流量，再計(jì)算最終各支渠的設(shè)計(jì)流量（表1右干渠各支渠的設(shè)計(jì)流量計(jì)算，表2左干渠各支渠的設(shè)計(jì)流量計(jì)算）。

表1 右干渠各支渠的設(shè)計(jì)流量計(jì)算

表2 左干渠各支渠的設(shè)計(jì)流量計(jì)算

根據(jù)公式Q干=∑Q支毛+βσ干L干計(jì)算各干渠的設(shè)計(jì)流量，推求右、左兩干渠渠首設(shè)計(jì)流量分別為7.5 m3/s和4.98 m3/s，由以上兩表格求得總流量為12.48 m3/s。

4 結(jié)語(yǔ)

渠系設(shè)計(jì)合理，將能有效的避免灌溉引水過(guò)程中因水量過(guò)小、沿程損失過(guò)大，渠系水利用系數(shù)過(guò)低的問(wèn)題，并且可以在灌溉方面，全面安排，充分利用水源，最大限度地發(fā)展可灌面積，也能有利于從而有利于農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置，同時(shí)，也有利于提高灌區(qū)內(nèi)灌溉用水量和作物用水量，對(duì)灌溉農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。