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1、灌溉水利用系数综合测定法灌溉水利用系数综合测定法 许建中 赵竞成 高 峰 黄修桥 李英能摘摘 要要 对任何一种节水措施进行分析、评价都离不开灌溉水利用系数。 目前，各地、各灌区给出的灌溉水利用系数不具备可比性，难以作为比较 和衡量节水措施的标准。灌溉水利用系数综合测定法选择具有代表性的典 型渠道，而不是只测量典型渠段，并在测流断面、测量方法、测定条件、 渠道数量、典型渠段长度等方面提出具体要求，既使得测量的灌溉水利用 系数比较符合实际，又使得不同灌区的灌溉水利用系数具有可比性。综合 测定法测定的灌溉水利用系数需要根据渠道越级输水、渠道布置形式等情 况进行修正，并用首尾测定法校核。 关键词关键词
2、 灌溉 利用系数 综合测定法灌溉水利用系数是衡量农业节水效果的关键指标。对任何一种节水技术措 施进行分析、比较和评价时都不能离开灌溉水利用系数。但是，我国目前各地 和各灌区所给出的灌溉水利用系数却难以作为比较与衡量的标准。从各地区来 讲，目前统计出的灌溉水利用系数差异极大，很多数据明显地存在错误，影响 灌溉水利用系数正常测定的主要原因是传统测定方法存在测定工作量巨大、测 定条件难以保证等，急需对灌溉水利用系数进行分析研究。综合测定计算方法 是在分析研究的基础上提出的，既克服了传统测量方法中工作量大，需要大量 人力、物力才能完成的缺点，又弥补了只测量典型渠段而引起较大误差的不足， 而且能反映出灌
3、区渠系用水情况、灌溉工程质量及灌溉用水管理水平等。为灌 区今后经常性地测量符合实际的灌溉水利用系数及指导灌区节水工程改造等提 供了一种切实可行的汁算方法。一、典型渠道的选择及要求一、典型渠道的选择及要求1 选择选择具有代表性的典型渠道具有代表性的典型渠道典型渠道应包括衬砌渠道和未衬砌渠道，其工程完好率分别接近全灌区该 级衬砌和未衬砌渠道的工程完好率，过水流量接近该级渠道的平均值。典型渠 段的了程完好率和过水流量应接近典型渠道的平均值。2 测测流断面的流断面的选选应选择在渠段平直、水流均匀、无旋涡或回流的地方，断面应与水流方向 垂直。测流段应基本具有稳定规则的断面。全面、认真地检查拟测渠道，清除
4、 测水断面处及附近淤积物和石块等，保持测流断面的完整和通畅。3 测测量方法的量方法的选择选择测定时尽量采用流速仪表、量水建筑物测流，采用其他方法时，要用流速 仪来率定。4 测测定条件要求定条件要求应在实际灌溉运行条件下测定流量及水量。测段内分水口正常分水，测量 时段内渠道(渠段)流量应尽可能保持稳定。5 测测量渠道数量的量渠道数量的选择选择为减少工作量，可采取抽样测量，衬砌与未衬砌渠道分别进行测量，各级 渠道按表 1 确定测渠数量。表表 1 1 灌区测量渠道的数量灌区测量渠道的数量渠 道衬 砌 衬砌类型未衬 砌未衬砌渠 床土质总干渠1 条1 条干渠 (含分)2 条2 条支渠2 条2 条斗渠3
5、条3 条大 型 灌 区农渠3 条3 条干渠1 条1 条支渠2 条2 条斗渠2 条2 条小 型 灌 区农渠2 条2 条对于井灌区，以县域为单位，以井为单元进行抽样测定。每个县域的典型 井数为 6 眼井，其中 3 眼井为已建节水灌溉工程，3 眼井为未建节水灌溉工程。 井的选择要有代表性，应接近全县渠道防渗率和工程完好率的平均水平；测定 时井的运行状态应为正常灌溉情况下的一般状态。6 测测量典型渠段量典型渠段长长度要求度要求流量小于 1m3/s 时，渠段长度不小于 lkm；流量为 1l0m3/s 时，渠段长度 不小于 3km；流蛆为 l030m3/s 时，渠段长度不小于 5km；流量大于 30m3/
6、s 时， 渠段长度不小于 l0km。二、典型渠道单位长度的输水损失率二、典型渠道单位长度的输水损失率 典渠道的计算典渠道的计算1典型渠道典型渠道(渠段渠段)测测量量时时段内段内损损失水量失水量计计算算测量时段内的损失水量 W 损失为：W损失=W首-W尾-WiW渠 (1)式中：W首为测量时段内典型渠道(渠段)首部测量断面的累计水量；W尾为 测量时段内典型渠道(渠段)尾部测晕断面的累汁水量；Wi为测量时段内正常 运行的下级渠道测量断面的累计水量；W渠为测量始末典型渠道(渠段)蓄水量 的变化，增加的情况取“-”号，减少的情况取“+”号。要求水位、流量在测量时段内基本恒定，渠段首部、分水口及渠段尾部可
7、 同时测量。2典型渠段的典型渠段的输输水水损损失失 典段典段。 。典型渠段的输水损失率等于典型渠段测量时段内损失水量与渠段上游断面 的累汁水量之比，即：W典段=W损失/W首 (2)3典型渠道典型渠道单单位位长长度的度的输输水水损损失率失率 典渠道典渠道实际渠道不论是按续灌方式运行还是按轮灌方式运行，都是在分水情况下 运行，流量自渠首至渠尾逐渐减小，单位长度的损失水量也相应减少，故由典 型渠段的输水损失率计算实际渠道单位长度输水损失率时，必须进行换算。典 型段选定后，影响渠系水利用系数的因素主要有流量变化情况、沿程分水情况 及典型段选择的位置情况。因此，根据灌区实际测量验证，引入 k1、k2、k
8、3 三 个修正系数，典型渠道单位长度的输水损失率可由下式计算：典渠道=k2+k3(k1-1)(1-k2)典段/L典渠段 (3)其中：(4)式中：L典渠段为典型渠段的长度，若测量段为整条典型渠道时 L典渠段为整 条典型渠道的长度，km。k1为输水系数，Qo为渠首流量，Qe为渠尾出流流量。k2为分水系数，实际渠道的分水情况是很复杂的，为便于应用，简化为线性分 水，即假定换算到单位渠长上的分水量，自渠首至渠尾呈直线变化；如果实际 渠道接近均匀分水，即上下游控制面积区别不大，则：k2=0.5；B 为渠道控制区 的平均宽度；B 为在控制区宽度呈线性变化的假定下，首部与尾部的宽度差。 K3为位置修正系数，
9、L1为典型渠段中心点到典型渠道渠首的距离，L 为典型渠 道的长度。三、灌溉水利用系数的计算三、灌溉水利用系数的计算1渠道水利用系数渠道水利用系数 渠道渠道首先计算渠道单位长度的辅水损失率率 渠道，渠道单位长度的辅水损失 率等于所选该级各典型渠段输水损失率 典渠道 i按渠道长度 L典渠道 i进行加权 平均的计算值，即：渠道=典渠道 iL典渠道 i/L典渠道 i (5)则，某级渠道的输水损失率 渠为：渠=渠道L渠(6)式中：L渠 渠为该级渠道的平均长度(km)，即该级渠道的总长度除总条数。因此，某级渠道的渠道水利用系数 渠道为：渠道=1-渠(7)2田田间间水利用系数水利用系数 田田间间根据节水灌溉
10、技术规范(SL207-98)，田间水利用系数应按下式进行计 算：田间=mA/W农净(8)式中：田间为田间水利用系数；A 为农渠控制的实灌面积，W农净为一次灌 溉农渠放出的总水量，m 为设计净灌水定额。充分灌溉为在作物生育期完全按高产需要水量灌溉。充分灌溉时，根据作 物主要根系活动层确定不同作物不同生育期的计划湿润层深度，据此校核设计 净灌水定额。稻区田间水利用系数可取 0.95 以上。非充分灌溉为在作物生育期 部分地按生长需要实施灌溉。非充分灌溉的判别应根据作物需水量和有效降雨 量、土壤水分消耗、灌溉定额等参数确定。即非充分灌溉条件下的设计净灌水 定额可取实际亩均毛灌水量的 90%95%，即非
11、充分灌溉条件下的田间水利用系 数可取为 0.90.95，亏缺量大时取上限，亏缺量小时取下限。也可在灌区中选择有代表性的地块，通过实测灌水前后(2 天左右)土壤含 水量的变化，计算净灌水定额，算出田间水利用系数。3灌灌溉溉水利用系数水利用系数 水水灌溉水利用系数等于渠系水利用系数 渠与田间水利用系数 田间的乘积， 即：水=渠田间(9)四、灌溉水利用系数的修正四、灌溉水利用系数的修正1渠道越渠道越级输级输水的修正水的修正在灌区中存在越级渠道输水现象时，应进行修正，使计算结果更加符合实 际。设根据不同的越级状况，渠系组成类型有 m 种，对应的灌溉面积为 A1、A2Am；则渠道越级输水修正后的灌溉水利
12、用系数为：水l/(f1/1+f2/2+fm/m)(10)式中：1、2m，为对应于 A1、A2Am的灌溉水利用系数；f1，f2fm 分别为 A1、A2Am占总面积的权重。2渠道布置形式的修正渠道布置形式的修正在非等效并联渠道中，同级渠道的渠道水利用系数不相等，流量也不相同。 渠系水利用系数不能用各级渠道水利用系数相乘的积来计算。对于 i、j 上下两 级非等效并联渠道，其渠系水利用系数应按下式计算：ij=i(dkjk) (k=1,2m)(11)式中：ij为 i、j 两级渠系的渠系水利用系数；dk为下级第 k 条渠道的毛 流量占下级渠道总毛流量的权重；i为上级渠道的渠道水利用系数；jk为下 级第 k
13、 条渠道的渠道水利用系数。对非等效并联渠道的渠系水利用系数修正后，与田间水利用系数相乘即可 得到灌溉水利用系数。五、灌溉水利用系数的校核五、灌溉水利用系数的校核1首尾首尾测测定法定法计计算灌算灌溉溉水利用系数水利用系数在灌区中根据自然条件、作物种类的不同，选择典型灌溉地块，测定灌区 每次灌水时，渠首引进的水量和作物净灌水定额以及实灌面积，用下式计算灌 溉水利用系数 水：(12)式中：mi为第 i 种作物的净灌水定额；Ai为第 i 种作物的实灌面积；W 为 渠首总引水量；n 为灌区作物种植种类。也可通过实测灌水前后 2 天左右内土壤含水量的变化，计算净灌水定额， 算出灌溉水利用系数：水102(2
14、i-1i)iHiAi/W(13)式中：1i、2i为第 i 种作物灌水前、后计划湿润层的土壤含水率(以干 土重的百分数表示)；i为种植第 i 种作物的土的干容重，t/m3；Hi为种植第 i 种作物的计划湿润层深度，m。灌溉水利用系数传统测定方法存在问题及影响因素分析灌溉水利用系数传统测定方法存在问题及影响因素分析口 许建中 赵竞成 高峰 黄修桥 李英能摘摘 要要 灌溉水利用系数包括渠系水利用系数和田间水利用系数。由于灌区渠系复杂、级数多，不同地区有不同的地貌、水文及土壤条件，采用传统的动水测定法或静水测定法所获得的灌溉水利用系数均不能反映灌区一段时期甚至当年的实际灌溉水利用情况。加强对灌溉水利用
15、系数测量工作，才能真实了解灌溉水利用程度，科学指导农业灌溉。关键词关键词 灌溉水利用系数 测定方法 影响因素灌区的灌溉水利用系数是衡量灌区从水源引水到田间作物吸收利用水的过程，灌溉水利用程度的一个重要指标，也是集中反映灌溉工程质量、灌溉技术水平和灌溉用水管理水平的一项综合指标。目前统计出的灌溉水利用系数差异很大，有的仅有 0.2，而有的高达 0.78，很多数据明显地存在错误，难以正确制定地区发展规划，也难以有针对性地指导全国节水灌溉的发展。一、灌溉水利用系数的传统测定方法一、灌溉水利用系数的传统测定方法灌溉水利用系数是指从水库、河流引来或提取的地表水，或用水泵从井内提取 的地下水，通过采用必要
16、的工程技术措施，引水到田间被作物吸收利用的程度。亦 指在一次灌水期间被农作物利用的净水量与水源渠首处总引进水量的比值。灌溉水 从水源引入到田间作物吸收利用，在这个过程中的水量损失，可分解成渠系输水损 失和田间灌水损失两部分。相应地灌溉水利用系数可分解为渠系水利用系数和田间 水利用系数两部分。渠系水利用系数反映了从渠首到末级渠道的各级输、配水渠道的输水损失，表 示了整个渠系的水的利用率，其值等于各级渠道水利用系数的乘积。渠道水利用系 数等于该渠道同时期放人下一级渠道的流量(水量)之和与该级渠道首端进入的流量 (水量)的比值。可分别用下式计算：=Wj/W0=qt(1)q=gzdn(2)S=QX/QS=WX/WS(3)式中： 为灌区灌溉水利用系数；Wj为灌溉时能够被农作物利用的净水量； W0为渠首引入的总水量；q为渠系水利用系数；t
