□瞿常杰 馬丁 王海峰

引黃入冀補(bǔ)淀工程是河北省委省政府推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重大戰(zhàn)略決策，是改善河北省中東部地區(qū)農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水狀況的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是雄安新區(qū)生態(tài)水源保障項(xiàng)目。輸水損失率計(jì)算分析是關(guān)系到科學(xué)調(diào)度、合理利用水資源的關(guān)鍵?，F(xiàn)依據(jù)規(guī)范分別從有、無(wú)實(shí)測(cè)資料，相應(yīng)輸水流量、輸水總量的角度，對(duì)輸水損失率進(jìn)行分析探討，為工程運(yùn)行管理提供技術(shù)支撐。

1.基本情況

引黃入冀補(bǔ)淀工程引水線路途經(jīng)河南省、河北省兩省六市，引水線路全程自流輸水。引黃入冀補(bǔ)淀工程邯鄲段主輸水線路從穿衛(wèi)倒虹吸出口，沿留固溝在張二莊入東風(fēng)渠，于曲周入支漳河，老漳河至窯自頭村出境，線路全長(zhǎng)110km。工程示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 引黃入冀補(bǔ)淀邯鄲段工程示意圖

2.計(jì)算原理

計(jì)算采用《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288-2018）（以下簡(jiǎn)稱規(guī)范）中渠道水利用計(jì)算公式。

按實(shí)測(cè)凈、毛流量實(shí)測(cè)值計(jì)算渠道水利用系數(shù)采用以下公式計(jì)算：

式中：

η0—渠道水利用系數(shù)；

Qdj—渠道凈流量（m3/s）；

Qd—渠道毛流量（m3/s）。

無(wú)實(shí)測(cè)資料時(shí)，按下式計(jì)算：

式中：

σ—渠道單位長(zhǎng)度的水量損失率（%/km）；

L—渠道工作長(zhǎng)度（km）。

渠道單位長(zhǎng)度的水量損失率可取自實(shí)測(cè)資料。缺乏實(shí)測(cè)資料時(shí)，可按下列方法計(jì)算：

土渠滲水不受地下水頂托的條件下，可按下式計(jì)算：

式中：

K—土壤透水性系數(shù)（參考規(guī)范表3.2.6-1）；

m—土壤透水性指數(shù)（參考規(guī)范表3.2.6-1）。

表3 輸水期相應(yīng)流量單位河長(zhǎng)損失率計(jì)算表

土渠滲水受地下水頂托的條件下，可按下式修正：

式中：

σ′—受地下水頂托的單位長(zhǎng)度渠道的滲水損失率（%/km）；

ε′—受地下水頂托的滲水損失修正系數(shù)（參考規(guī)范表3.2.6-2）。

3.計(jì)算成果

3.1 按實(shí)測(cè)資料計(jì)算

2022年5月23日—29日，在 東 風(fēng)渠魏縣張二莊鎮(zhèn)張莊北橋至曲周安寨鄉(xiāng)和固村橋段布設(shè)四個(gè)流量監(jiān)測(cè)斷面實(shí)施流量監(jiān)測(cè)，分別為魏縣張二莊鎮(zhèn)張莊橋、廣平縣廣平鎮(zhèn)南小留村橋、肥鄉(xiāng)縣東漳堡鄉(xiāng)劉莊、曲周縣安寨鄉(xiāng)和固村橋。監(jiān)測(cè)河段總長(zhǎng)63.56km，張莊北至南小留39.92km，南小留至劉莊9.4km，劉莊至和固14.24km。監(jiān)測(cè)成果見(jiàn)表1。

表1 實(shí)測(cè)流量統(tǒng)計(jì)表

3.1.1 按輸水期輸水總量計(jì)算

按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分別計(jì)算4個(gè)斷面的輸水期過(guò)水總量，并分別計(jì)算相鄰河段與累計(jì)河段的單位河長(zhǎng)水量損失率。取全河段單位河長(zhǎng)水量損失率0.373。計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 輸水總量單位河長(zhǎng)損失率計(jì)算表

3.1.2 按輸水期相應(yīng)流量計(jì)算

根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析相鄰河段的傳播時(shí)間，并內(nèi)插計(jì)算相應(yīng)于張莊北斷面流量的每個(gè)斷面的相應(yīng)流量。依相應(yīng)流量分別計(jì)算相鄰河段及全河段的單位河長(zhǎng)水量損失率。取全河段單位河長(zhǎng)水量損失率均值0.372。計(jì)算成果見(jiàn)表3。

3.2 按規(guī)范無(wú)實(shí)測(cè)資料公式計(jì)算

無(wú)實(shí)測(cè)資料渠道單位長(zhǎng)度水量損失率計(jì)算先后使用公式3、公式4，東風(fēng)渠河床土質(zhì)為重壤土，取K、m為1.30、0.35。渠道利用系數(shù)按式（2）計(jì)算，渠道凈流量按式（1）計(jì)算，依次逐段演算，計(jì)算示例見(jiàn)附表。

根據(jù)邯鄲境內(nèi)輸水沿線主要控制性建筑物及監(jiān)測(cè)斷面分為16段，逐段進(jìn)行演算。按入邯鄲境水量分別為60m3/s、50m3/s、30m3/s、20m3/s、10m3/s、3m3/s進(jìn)行推算，到出邯鄲境末端分別為47.5m3/s、39.0m3/s、21.6m3/s、13.4m3/s、5.83m3/s、1.16m3/s，相應(yīng)渠道單位長(zhǎng)度 損 失 率 分 別為0.240、0.256、0.333、0.403、0.535、0.918。并繪制河段入口流量與相應(yīng)單位長(zhǎng)度損失率關(guān)系圖，相關(guān)性較好。河段入口流量與單位河長(zhǎng)損失率關(guān)系圖見(jiàn)圖2。

圖2 河段入口流量與單位河長(zhǎng)損失率關(guān)系圖

4.成果檢驗(yàn)及結(jié)論

根據(jù)以上兩種方法計(jì)算東風(fēng)渠單位長(zhǎng)度水量損失率，并進(jìn)行對(duì)比誤差分析，按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算與公式推算相對(duì)誤差最大為2.33%，統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表4。相似引水工程單位長(zhǎng)度的水量損失率，可利用根據(jù)推算成果建立的函數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算成果較為可靠。

表4 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與公式推算成果統(tǒng)計(jì)分析表