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1、灌溉水利用系数的灌溉水利用系数的测定计算方法测定计算方法水利部农田灌溉研究所水利部农田灌溉研究所高高 峰峰灌灌溉溉试试验验方方法法与与新新技技术术研研讨讨1主主 要要 内内 容：容：1、灌溉水利用系数的内涵、灌溉水利用系数的内涵2、田间水利用系数的测定方法、田间水利用系数的测定方法3、渠系水利用系数测定计算法、渠系水利用系数测定计算法4、灌溉水利用系数测定计算法、灌溉水利用系数测定计算法5、灌溉水利用系数测定方法应用实例、灌溉水利用系数测定方法应用实例21、灌溉水利用系数的内涵、灌溉水利用系数的内涵灌灌溉溉水水利利用用系系数数是是指指在在一一次次灌灌水水期期间间被被农农作作物物利利用用的的净净
2、水水量与水源渠首处总引进水量的比值。量与水源渠首处总引进水量的比值。是是衡衡量量灌灌溉溉水水利利用用程程度度的的一一个个重重要要指指标标，也也是是集集中中反反映映灌灌溉溉工工程程质质量量、灌灌溉溉技技术术水水平平和和灌灌溉溉用用水水管管理理水水平平的的一一项项综综合指标。合指标。灌溉水利用系数也是领导宏观决策的重要依据。灌溉水利用系数也是领导宏观决策的重要依据。在在我我国国行行业业标标准准节节水水灌灌溉溉技技术术规规范范中中规规定定：灌灌区区的的灌灌溉溉水水利利用用系系数数,大大型型灌灌区区不不应应低低于于0.50；中中型型灌灌区区不不应应低低于于0.60；小小型型灌灌区区不不应应低低于于0.
3、70；井井灌灌区区不不应应低低于于0.80；喷喷灌灌区、微喷灌区不应低于区、微喷灌区不应低于0.85；滴灌区不应低于；滴灌区不应低于0.90。3 目目前前许许多多灌灌区区没没有有经经常常系系统统测测定定灌灌溉溉水水利利用用系系数数，其主要原因是：其主要原因是：v(1)(1)测量工作量很大测量工作量很大km,km,实测渠段实测渠段26402640段，参加测试人员段，参加测试人员38503850人。人。v(2)(2)测试条件要求严格，难以保证测试条件要求严格，难以保证 如如稳稳定定的的流流量量、测测渠渠段段要要有有一一定定的的长长度度、测测流流断断面的规范性及测流桥等难以保证。面的规范性及测流桥等
4、难以保证。4v(3)(3)要求掌握要求掌握测试技技术的人的人员较多多 测量量时时需需要要大大量量的的人人员掌掌握握测试技技术，目目前前对于于许多多灌灌区区也也是是难以以达达到到的的。如如广广西西自自治治区区在在对2222个个灌灌区区进行行灌灌溉水水利利用用系系数数测量量时，举办了了1414期期测流流培培训班，参加学班，参加学习人人员达达560560人次。人次。v(4)灌溉水利用系数的代表性较差灌溉水利用系数的代表性较差 目目前前我我国国灌灌区区节水水技技术改改造造发发展展很很快快, ,灌灌溉水水利利用用系系数数也也随随之之改改变，以以往往某某次次测定定的的灌灌溉水水利利用用系系数数来来代代替替
5、所所有有的的情情况况是是不不合合适适的的。应应简简化化测测定定方方法法，经经常常测定灌溉水利用系数。测定灌溉水利用系数。5灌溉水利用系数的影响因素灌溉水利用系数的影响因素 据河南省人民胜利渠的试验资料，渗、漏和蒸发损失所占比例为81%、17%和2%。6从灌区的性质方面来讲影响因素有：从灌区的性质方面来讲影响因素有：（1 1）灌区规模的影响）灌区规模的影响 大灌区渠道的级数、数量多，在输配水的大灌区渠道的级数、数量多，在输配水的过程中渗漏损失大，其有效利用系数就小。反过程中渗漏损失大，其有效利用系数就小。反之，灌区小，其灌溉水利用系数就大。之，灌区小，其灌溉水利用系数就大。（2 2）渠道）渠道级
6、别的影响的影响 渠道级别的影响主要反映在渠道长度和衬渠道级别的影响主要反映在渠道长度和衬砌率上，渠道越长、衬砌率越低，渠道水利用砌率上，渠道越长、衬砌率越低，渠道水利用系数越小。系数越小。 7 （3 3）不同地区的影响）不同地区的影响 不同地区其水文气象及地质条件也不同，对灌溉不同地区其水文气象及地质条件也不同，对灌溉水利用系数的影响也不同。水利用系数的影响也不同。 （4 4）不同灌区类型的不同灌区类型的影响影响 一般情况下，渠系水利用系数提水工程灌区比蓄一般情况下，渠系水利用系数提水工程灌区比蓄水工程的高，蓄水工程灌区比引水工程灌区高，输水水工程的高，蓄水工程灌区比引水工程灌区高，输水渠道中
7、挖方渠道比填方渠道的渠道水利用系数要大，渠道中挖方渠道比填方渠道的渠道水利用系数要大，面积越集中的灌区，灌溉水利用系数越大。面积越集中的灌区，灌溉水利用系数越大。 （5 5）不同灌溉技术的影响）不同灌溉技术的影响 先进的节水灌溉技术必然提高田间作物的水利用先进的节水灌溉技术必然提高田间作物的水利用效率。效率。8 灌灌溉溉水水利利用用系系数数可可分分解解为为渠渠系系水水利利用用系系数数和和田田间间水水利利用用系系数二部分。可用下式计算：数二部分。可用下式计算： W Wj j/W/W0 0=q qt t (1)9q q=g gz zd dn n (2)(2)S S=Q=QX X/Q/QS S=W=
8、WX X/W/WS S （3 3）式式中中：为为灌灌区区灌灌溉溉水水利利用用系系数数；W Wj j为为灌灌溉溉时时能能够够被被农农作作物物利利用用的的净净水水量量；W W0 0为为渠渠首首引引入入的的总总水水量量；q q为为渠渠系系水水利利用用系系数数；t t为为田田间间水水利利用用系系数数；g g、z z、d d、n n分分别别为为干干、支支、斗斗、农农渠渠的的加加权权平平均均渠渠道道水水利利用用系系数数；S S为为渠渠道道水水利利用用系系数数；QQX X、WWX X分分别别为为该该级级渠渠道道同同时时期期放放入入下下一一级级渠渠道道的的流流量量、水水量量；Q QS S、W WS S分分别别
9、为为该该级级渠渠道首端进入的流量、水量。道首端进入的流量、水量。10 对对于于井井渠渠结结合合灌灌区区应应分分别别算算出出井井灌灌水水利利用用系系数数和和渠渠灌灌水水利利用用系系数数，然然后后根根据据井井灌灌的的地地下下水利用量与渠灌的渠首引水量进行加权平均：水利用量与渠灌的渠首引水量进行加权平均：（W W1 11 1+W+W0 0q q）/ /（W W1 1+W+W0 0） （4 4）式中：式中：W W1 1为灌溉时井灌的地下水利用量；为灌溉时井灌的地下水利用量； 1 1为井灌灌溉水利用系数。为井灌灌溉水利用系数。11 田田间间水水利利用用系系数数为为灌灌溉溉水水贮贮存存到到作作物物计计划划
10、温温润润层层中中的的净净水水量量与与从从渠渠系系末末端端进入田间水量的比值。即：进入田间水量的比值。即：t t=W=Wj j/W/Wt t （5 5）式中：式中：W Wt t为末级固定渠道放出进入田间的为末级固定渠道放出进入田间的总水量，总水量，m m3 3。122 2田间水利用系数的测定方法田间水利用系数的测定方法 根根据据节节水水灌灌溉溉技技术术规规范范（SL207-98SL207-98），田田间间水水利利用用系数的测定法分为计算法和实测法。系数的测定法分为计算法和实测法。 （1 1）计算法：）计算法：t t= =m mj jA Aj j/W/Wt t （6 6）式式中中：m mj j为为
11、设设计计净净灌灌水水定定额额，m m3 3/hm/hm2 2；充充分分灌灌溉溉时时,根根据据作作物物主主要要根根系系活活动动层层确确定定不不同同作作物物不不同同生生育育期期的的计计划划湿湿润润层层深深度度，并并据据此此校校核核设设计计净净灌灌水水定定额额。非非充充分分灌灌溉溉时时, 设设计计净净灌灌水水定定额额可可取取实实际际亩亩均均毛毛灌灌水水量量的的90%90%95%95%，即即非非充充分分灌灌溉溉条条件件下下的的田田间间水水利利用用系系数数可可取取0.9 0.9 0.950.95，亏亏缺缺量量大大时时取取上上限限，亏亏缺缺量量小小时时取取下下限限。 A Aj j为为末末级级固固定定渠渠道
12、道控控制制的实灌面积，的实灌面积， hm hm2 2。13（2 2）实测法：实测法：在在灌灌区区中中选选择择有有代代表表性性的的灌灌溉溉地地块块, ,通通过过实实测测灌灌水水前前后后(1-(1-3d3d内内) )土土壤壤含含水水量量的的变变化化, ,计计算算净净灌灌水水定定额额, ,用用下下式式算算出出田田间水利用系数间水利用系数: :t t=10=102 2（2 2-1 1）HAHAj j/W/Wt t （7 7）式式中中：1 1、2 2分分别别为为灌灌水水前前后后作作物物计计划划湿湿润润层层的的土土壤壤含含水水率率( (以以干干土土重重的的百百分分数数表表示示),%),%；为为土土的的干干
13、容容重重,t/ ,t/ m m3 3；H H为作物计划湿润层深度为作物计划湿润层深度,m,m。其余符号意义同前。其余符号意义同前。水水稻稻如如采采用用旱旱作作栽栽培培, ,则则田田间间水水利利用用系系数数的的计计算算和和测测定定方方法法同同上上；如如采采用用淹淹灌灌, ,则则净净灌灌水水定定额额为为灌灌后后达达到到田田面面设设计计水层深度增加的水量与稳定渗漏量之和。水层深度增加的水量与稳定渗漏量之和。14灌灌水水均均匀匀度度是是影影响响田田间间水水利利用用系系数数的的主主要要因因素素之之一一，但但灌灌水水均均匀匀度度的的测测定定需需要要采采集集土土样样或或使使用用专专门门的的仪仪器器，在在生生
14、产产条条件件下下难难以以大大范范围围进进行行。考考虑虑到到灌灌水水均均匀匀度度往往往往影影响响田田间间亩亩均均毛毛灌灌水水量量，低低的的灌灌水水均均匀匀度度必必然然导导致致大大的的毛毛灌灌水水量量；过过量量灌灌水水、径径流流等等其其他他因因素素的的影影响响也也同同样样反反映映在在毛毛灌灌水水量量上上。故故一一般般采采用用计计算法确定田间水利用系数。算法确定田间水利用系数。田间水利用系数调查地块应尽可能选择在渠系水利田间水利用系数调查地块应尽可能选择在渠系水利用系数调查的典型农渠的控制范围内，以利用农渠用系数调查的典型农渠的控制范围内，以利用农渠测定的进入田块的水量作为实际毛灌水量。测定的进入田
15、块的水量作为实际毛灌水量。153 3 渠系水利用系数测定方法渠系水利用系数测定方法163.1 3.1 渠段水利用系数测定方法渠段水利用系数测定方法渠段水利用系数测定方法分为动水测定法及静水测定法。渠段水利用系数测定方法分为动水测定法及静水测定法。（1 1）动水测定法：动水测定法： 根根据据渠渠道道沿沿线线的的水水文文地地质质条条件件, ,选选择择有有代代表表性性的的渠渠段段, ,中中间间无支流，其长度应满足以下要求无支流，其长度应满足以下要求: : 流量小于流量小于lmlm3 3/s/s时，渠道长不小于时，渠道长不小于1km1km； 流量为流量为1 110 m10 m3 3/s/s时，渠道长不
16、小于时，渠道长不小于3km3km； 流量为流量为101030 m30 m3 3/s/s时，渠道长不小于时，渠道长不小于5km5km； 流量大于流量大于30 m30 m3 3/s/s时，渠道长不小于时，渠道长不小于10km10km。观观测测上上、下下游游两两个个断断面面同同时时段段的的流流量量, ,其其差差值值即即为为渠渠段段损损失失水量水量W W段损段损，由此计算出渠段水利用系数，由此计算出渠段水利用系数S S。17（2 2）静水测定法：静水测定法： 选选择择一一段段具具有有代代表表性性的的渠渠段段, ,长长度度为为5050100m,100m,两两端端堵堵死死, ,渠渠段段中中间间设设置置水水
17、位位标标志志, ,然然后后向向渠渠中中充充水水, ,观观测测该该渠渠段段内内水水位位下下降降过过程程, ,根根据据水水位位变变化化即即可可计计算算出出损损失失水水量量W W段段损损和和渠渠段段水水利利用系数用系数S S。渠段水利用系数渠段水利用系数S S: :S S=1-W=1-W段损段损/W/W段首段首 (8) (8)18由于动水测定法是在实际灌溉运行条件下测定，由于动水测定法是在实际灌溉运行条件下测定，更接近于实际，而且没有较大的工程量，因此，一般更接近于实际，而且没有较大的工程量，因此，一般采用动水测定法。测定时要求：采用动水测定法。测定时要求：选选择择具具有有代代表表性性的的典典型型渠
18、渠道道（包包括括衬衬砌砌渠渠道道和和未未衬衬砌砌渠渠道道），其其平平均均防防渗渗率率和和工工程程完完好好率率接接近近全全灌灌区区该该级级渠渠道道的的防防渗渗率率和和工工程程完完好好率率，使使灌灌溉溉水水利利用用系系数数测测量量精度具有可信度。精度具有可信度。测测流流断断面面应应选选择择在在渠渠段段平平直直、水水流流均均匀匀、无无旋旋涡涡或或回回流流的的地地方方，断断面面应应与与水水流流方方向向垂垂直直。测测流流段段应应基基本本具具有稳定规则的断面。有稳定规则的断面。应以水量为基础进行灌溉水利用系数的测定。应以水量为基础进行灌溉水利用系数的测定。19(3)测量步骤测量步骤a)确定测量渠道数量确定
19、测量渠道数量为减少工作量，可采取渠道抽样测量的方法，衬砌与未为减少工作量，可采取渠道抽样测量的方法，衬砌与未衬砌渠道分别进行测量衬砌渠道分别进行测量: :q大中型灌区：总干渠大中型灌区：总干渠1条条，干渠（含分干）干渠（含分干）2 2条，支渠条，支渠 2 2条，斗渠条，斗渠 3 3条，农渠条，农渠3 3条条；q小型灌区小型灌区：干渠干渠1 1条，支渠条，支渠 2 2条，斗渠条，斗渠 2 2条，农渠条，农渠2 2条。条。q井井灌灌区区：以以县县域域为为单单位位，以以井井为为单单元元进进行行抽抽样样测测定定。每每个个县县域域的的典典型型井井数数为为6 6眼眼井井，其其中中3 3眼眼井井为为已已建建
20、节节水水灌灌溉溉工工程程，3 3眼眼井井为为未未建建节节水水灌灌溉溉工工程程。井井的的选选择择要要有有代代表表性性，应应接接近近县县域域的的渠渠道道防防渗渗率率和和工工程程完完好好率率；测测定定时时井井的的运运行行状状态态也也应具有代表性。应具有代表性。20b)测量典型渠段长度规定如下：测量典型渠段长度规定如下：流量小于流量小于1m3/s时，渠段长度不小于时，渠段长度不小于1km；流量为流量为110m3/s时，渠段长度不小于时，渠段长度不小于3km；流量为流量为1030m3/s时，渠段长度不小于时，渠段长度不小于5km；流量大于流量大于30m3/s时，渠段长度不小于时，渠段长度不小于10km。
21、c)测定准备工作测定准备工作全全面面认认真真检检查查拟拟测测渠渠道道，清清除除测测水水断断面面上上及及附附近近淤淤积积物和石块等，保持测流断面的完整和通畅。物和石块等，保持测流断面的完整和通畅。校正水尺零点，如水尺已遭破坏应在测水前及时修复。校正水尺零点，如水尺已遭破坏应在测水前及时修复。详详细细检检查查已已安安装装的的量量水水设设备备，如如发发现现有有歪歪、斜斜、漏漏水水、阻水等情况时应及时采取措施予以恢复。阻水等情况时应及时采取措施予以恢复。21d)测测定定时时尽尽量量采采用用流流速速仪仪表表、量量水水建建筑筑物物测测流流为为宜宜，采用其他方法时，要用流速仪来率定。采用其他方法时，要用流速
22、仪来率定。e)e)测量时段内渠道（渠段）流量应尽可能保持稳定。测量时段内渠道（渠段）流量应尽可能保持稳定。测定时间间隔为测定时间间隔为2060分钟，各测量断面可同步测分钟，各测量断面可同步测量，也可考虑水流到达各断面时间上的差异，采用量，也可考虑水流到达各断面时间上的差异，采用非同步测量。非同步测量。22f)数据记录数据记录v观观测测水水尺尺时时，先先读读一一次次，将将读读数数记记入入相相应应表表内内规规定定的的栏栏中中，然然后后重重读读一一次次，以以便便校校核核，如如记记录录需需要要改改正正时时，将将错错误误的的数字用双斜线划掉，另填正确的数字。数字用双斜线划掉，另填正确的数字。v在在有有风
23、风浪浪影影响响的的情情况况下下，观观测测水水位位时时，应应将将最最高高和和最最低低水水位的读数记下，取其平均值。位的读数记下，取其平均值。v在在测测量量断断面面进进行行测测流流、测测速速和和测测水水深深的的同同时时应应记记录录测测流流断断面尺寸及测量时间。面尺寸及测量时间。v记记录录表表内内规规定定的的栏栏目目必必须须全全部部观观测测、逐逐栏栏填填写写，若若遇遇特特殊殊情况无法填写观测时，应在备注栏内说明。情况无法填写观测时，应在备注栏内说明。v测流资料及各种报表要妥善保存，不得损坏或遗失、随意测流资料及各种报表要妥善保存，不得损坏或遗失、随意涂抹、挖补修改原始记录。更不得伪造数据，弄虚作假。
24、涂抹、挖补修改原始记录。更不得伪造数据，弄虚作假。23g)g)有关问题的说明有关问题的说明渠道弃水应计入管理损失，不属渠系渗漏的范畴；渠道弃水应计入管理损失，不属渠系渗漏的范畴；闸门漏水、工程漏水，可作为渠系渗漏损失，但应闸门漏水、工程漏水，可作为渠系渗漏损失，但应对漏水情况进行准确描述，作为渠系渗漏的补充说对漏水情况进行准确描述，作为渠系渗漏的补充说明。明。24(4)(4)损失水量损失水量测量时段内的损失水量测量时段内的损失水量W W损失损失为：为：（4 4） 式中：式中：W W首首测量时段内典型渠段首断面的累计水量；测量时段内典型渠段首断面的累计水量；W W尾尾测量时段内典型渠段尾部测量断
25、面的累计水量；测量时段内典型渠段尾部测量断面的累计水量；WWi i测量时段内正常运行的下级渠道的累计水量；测量时段内正常运行的下级渠道的累计水量；WW渠渠测测量量始始末末典典型型渠渠段段蓄蓄水水量量的的变变化化，增增加加时时取取“”号，减少时取号，减少时取“”号。号。25（5 5）典型渠段的输水损失率）典型渠段的输水损失率典段：典段W损失W首（5）（6 6）渠段水利用系数）渠段水利用系数典段：典段= = 1-1-典段263.2渠道水利用系数渠道水利用系数S S27(1) 渠道单位长度的输水损失率渠道 影响渠道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，引入k1
26、、k2、k3三个修正系数：K K1 1为输水系数为输水系数, ,Q0为渠首流量，Qe为渠尾流量；k k2 2为为分分水水系系数数，假定渠道沿程按线性分水，则分水系数 k2可以用渠道控制区的宽度来计算： B为渠道控制区的平均宽度；B为渠道首部与尾部控制区的宽度差。若渠道接近均匀分水，则：k20.5；k k3 3 为为典典型型渠渠段段位位置置修修正正系系数数，k3 0.5+L1/L，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。28渠道单位长度的输水损失率为：渠道单位长度的输水损失率为：式中：式中：L L典渠段典渠段典型渠段的长度。典型渠段的长度。 （6）29（2 2）某级渠道的输
27、水损失率）某级渠道的输水损失率 渠渠： 渠渠= = 渠道渠道L L渠渠式式 中中 ： L L渠渠为为 该该 级级 渠渠 道道 的的 平平 均均 长长 度度 , ,等等 于于 该该 级级 渠渠 道道 的的 总总 长长 度除总条数。度除总条数。（3 3）某级渠道水利用系数）某级渠道水利用系数 渠渠： 渠渠=1- =1- 渠渠303.3渠系水利用系数渠系水利用系数q qq q=g gz zd dn n314、灌溉水利用系数测定计算法1 1）首尾）首尾测定法定法 2 2）典型渠段测量法）典型渠段测量法321 1）首尾测定法）首尾测定法 首首尾尾测测定定法法指指不不必必测测定定灌灌溉溉水水输输、配配水水
28、过过程程中中的的损损失失, ,而而直直接接测测定定灌灌区区渠渠首首引引进进的的水水量量和和最最终终贮贮存存到到作作物物计计划划湿湿润润层层的的水水量量（即即净净灌灌水水定定额额）, ,从从而而求求得得灌灌溉溉水水利利用用系系数数。这这样样, ,可可绕绕开开测测定定渠渠系系水水利利用用系系数数这这个个难难点点, ,减减少少了了许许多测定工作量。多测定工作量。 33灌区第灌区第j j次灌水的灌溉水利用系数次灌水的灌溉水利用系数j j用式用式(1)(1)计算计算: : (1)灌区该年的灌溉水利用系数灌区该年的灌溉水利用系数a a为：为： (2)式式中中m mi i为为灌灌区区第第i i种种作作物物的
29、的净净灌灌水水定定额额；A Ai i为为第第i i种种作作物物的的实实灌灌面面积积；W Wj j为为第第j j次次灌灌水水渠渠首首总总引引水水量量；n n为为灌灌区区作作物物种种植植种种类类； W Wa a为为灌灌区区渠渠首首年年总总引引水水量量；k k为为灌灌区区全全年年灌溉次数灌溉次数。 34 也也可可通通过过测测定定灌灌区区渠渠首首年年度度总总引引水水量量、种种植植作作物物年年度度总总灌灌溉溉定定额额及及各各种种作作物物的的实实灌灌面面积积计计算算灌灌区区该年度的灌溉水利用系数该年度的灌溉水利用系数a a: : (3)式中式中M Mi i为灌区某种作物的总灌溉定额为灌区某种作物的总灌溉定
30、额。 35 首首尾尾测测定定法法, , 克克服服了了传传统统测测定定方方法法工工作作量量大大等等缺缺点点，适适用用于于各各种种布布置置形形式式的的渠渠系系，但但不不能能反反映映渠渠道道输输水水损损失失情情况况等等。如如，相相同同的的灌灌溉溉水水利利用用系系数数或或渠渠系系水水利利用用系系数数，其其渠渠道道水水利利用用系系数数的的分分布布组组合合就就可可能能不不同同，其其节节水水改改造造效效果果就会不同。就会不同。 36示例如下表：示例如下表： I IIIIIIIIIII渠渠渠渠别别别别 改造改造改造改造前前前前最大幅度最大幅度最大幅度最大幅度 渠渠渠渠别别别别 改造改造改造改造前前前前最大幅度
31、最大幅度最大幅度最大幅度 渠别渠别渠别渠别 改造改造改造改造前前前前最大幅度最大幅度最大幅度最大幅度 农农农农 斗斗斗斗 支支支支 干干干干0.80.80.80.80.80.80.80.825%25%25%25%25%25%25%25% 农农农农 斗斗斗斗 支支支支 干干干干0.900.900.900.900.720.720.700.7011.11%11.11%11.11%11.11%38.89%38.89%42.86%42.86% 农农农农 斗斗斗斗 支支支支 干干干干0.750.750.750.750.800.800.900.9033.33%33.33%33.33%33.33%25.00%
32、25.00%11.11%11.11% 系系系系0.410.41 系系系系0.410.41 系系系系0.410.41 在在损损失失比比较较大大的的渠渠道道上上防防渗渗, ,不不仅仅其其节节水水的的程程度度大大，而而且且，有有选选择择防渗材料的余地。这种情况显然用首尾测定法是分析不出来的。防渗材料的余地。这种情况显然用首尾测定法是分析不出来的。 372 2）典型渠段测量法）典型渠段测量法q qt t38 一一般般情情况况下下，分分析析某某一一级渠渠道道的的水水利利用用系系数数并并不不困困难，但但如如何何合合理理确确定定全全灌灌区区的的灌灌溉水水利利用用系系数数则往往往往令令人人十十分分棘棘手手。现
33、行行灌灌区区规划划理理论是是按按各各级渠渠道道水水利利用用系系数数与与田田间水水利利用用系系数数连乘乘计算算灌灌溉水水利利用用系系数数的的。在在实际灌灌区区中中, ,普普遍遍存存在在越越级渠渠道道。有有越越一一级的的，有有越越二二级甚甚至至三三级的的。如如在在总干干渠渠上上直直接接接接斗斗渠渠, ,则跨跨越越了了干干渠渠、支支渠渠二二级。越越级则免免损, ,不不考考虑越越级现象象的的影影响响，则过低低地地估估计了了渠渠系系水水利利用用系系数数。因因此此，在在灌灌区区渠渠道道有有越越级现象象时，应进行行修修正正，使使计算算结果果更更加加符符合合实际。同同时时，对对非非等等效效并并联联的的渠渠系系
34、及及灌灌溉渗渗漏漏水水重重复复利利用用等等也也应应进进行行修正。修正。39（1 1）渠道越级输水的修正）渠道越级输水的修正 设设直直接接从从总总干干渠渠上上取取水水的的斗斗渠渠灌灌溉溉面面积积为为A Al l；直直接接从从总总干干渠渠上上取取水水的的支支渠渠所所控控制制的的斗斗渠渠灌灌溉溉面面积积为为A A2 2；直直接接从从干干渠渠上上取取水水的的斗斗渠渠灌灌溉溉面面积积为为A A3 3；从从干干渠渠上上取取水水的的支支渠渠所所控控制制的的斗斗渠渠灌灌溉溉面面积积为为A A4 4；作作物物净净灌灌溉溉定定额额为为M M。显显然然A A1 1、A A2 2、A A3 3、A A4 4之之和和即
35、即为为全全灌灌区区总总灌灌溉溉面面积积。实实际际上上各各灌灌溉溉面面积积所所引引的的毛毛水水量量W W为为: :W= AW= A1 1M M 总总 斗斗 农农 田田A A2 2M M 总总 支支 斗斗 农农 田田A A3 3M M 总总 干干 斗斗 农农 田田A A4 4M M 总总 干干 支支 斗斗 农农 田田40实际灌溉水利用系数为：实际灌溉水利用系数为： 水水= = M M（A A1 1A A2 2A A3 3A A4 4）W WMAMA（A A1 1M M 总总 斗斗 农农 田田A A2 2M M 总总 支支 斗斗 农农 田田A A3 3M M 总总 干干 斗斗 农农 田田A A4 4
36、M M 总总 干干 支支 斗斗 农农 田田）A A（A A1 1 1 1A A2 2 2 2A A3 3 3 3A A4 4 4 4）=1=1（k k1 1 1 1k k2 2 2 2k k3 3 3 3k k4 4 4 4）即，一般地即，一般地，有越级输水时灌溉水利用系数为：，有越级输水时灌溉水利用系数为： 水水=1/=1/（k ki/i）（4-14-1）式中：式中： i i为对应于于不同越级形式取水控制面积不同越级形式取水控制面积A Ai i的灌的灌溉水水利用系数；利用系数；k ki i为A Ai i占占总面面积的的权重。重。41渠系渠系渠系渠系组成组成组成组成各级渠道水利用系数各级渠道水
37、利用系数各级渠道水利用系数各级渠道水利用系数 (%) (%) (%) (%) k k k ki ik k k ki i/ /i i 干干干干 渠渠渠渠 分干渠分干渠分干渠分干渠 支支支支 渠渠渠渠 斗斗斗斗 渠渠渠渠 农农农农 渠渠渠渠 毛毛毛毛 渠渠渠渠 六级六级六级六级75.275.275.275.286.386.386.386.385.085.085.085.088.888.888.888.892.092.093.293.293.293.20.0010.0010.0010.0010.00240.00240.00240.0024五级五级五级五级75.275.275.275.286.386.
38、386.386.385.085.085.085.088.888.888.888.893.293.293.293.20.0400.0400.0400.0400.08760.08760.08760.087675.275.275.275.286.386.386.386.385.085.085.085.092.092.092.092.093.293.293.293.20.0590.0590.0590.0590.12470.12470.12470.124775.275.275.275.286.386.386.386.388.888.892.092.092.092.093.293.293.293.20.0
39、160.0160.0160.0160.03240.03240.03240.032475.275.275.275.285.085.088.888.892.092.092.092.093.293.293.293.20.0510.0510.0510.0510.10480.10480.10480.1048 如如某某灌灌区区存存在在渠渠道道越越级级输输水水问问题题。渠渠系系组组成成类类型就有型就有1616种。该灌区渠系水利用系数计算见下表。种。该灌区渠系水利用系数计算见下表。 42续上表续上表渠系渠系渠系渠系组成组成组成组成各级渠道水利用系数各级渠道水利用系数各级渠道水利用系数各级渠道水利用系数 (%)
40、 (%) (%) (%) k k k ki ik k k ki i/ /i i 干干干干 渠渠渠渠 分干渠分干渠分干渠分干渠 支支支支 渠渠渠渠 斗斗斗斗 渠渠渠渠 农农农农 渠渠渠渠 毛毛毛毛 渠渠渠渠 四级四级四级四级75.275.275.275.286.386.386.386.385.085.085.085.093.293.293.293.20.0050.0050.0050.0050.00970.00970.00970.009775.275.275.275.286.386.386.386.388.888.888.888.893.293.293.293.20.0130.0130.0130.
41、0130.02420.02420.02420.024275.275.275.275.286.386.386.386.392.092.092.092.093.293.293.293.20.0160.0160.0160.0160.02880.02880.02880.028875.275.275.275.285.085.085.085.088.888.888.888.893.293.293.293.20.0770.0770.0770.0770.14560.14560.14560.145675.275.275.275.285.085.092.092.092.092.093.293.293.293.20
42、.2950.2950.2950.2950.53820.53820.53820.538275.275.275.275.288.888.892.092.092.092.093.293.293.293.20.2050.2050.2050.2050.35800.35800.35800.358043渠系渠系渠系渠系组成组成组成组成各级渠道水利用系数各级渠道水利用系数各级渠道水利用系数各级渠道水利用系数 (%) (%) (%) (%) k k k ki ik k k ki i/ /i i 干干干干 渠渠渠渠 分干渠分干渠分干渠分干渠 支支支支 渠渠渠渠 斗斗斗斗 渠渠渠渠 农农农农 渠渠渠渠 毛毛毛毛 渠
43、渠渠渠 三级三级三级三级75.275.275.275.286.386.386.386.393.293.293.293.20.0040.0040.0040.0040.00660.00660.00660.006675.275.275.275.285.085.085.085.093.293.293.293.20.0320.0320.0320.0320.05370.05370.05370.053775.275.275.275.288.888.888.888.893.293.293.293.20.1120.1120.1120.1120.18000.18000.18000.180075.275.275.2
44、75.292.092.093.293.293.293.20.0700.0700.0700.0700.10860.10860.10860.1086二级二级二级二级75.275.275.275.293.293.293.293.20.0040.0040.0040.0040.00570.00570.00570.0057合计合计合计合计1.81101.81101.81101.8110渠系水利用系数渠系水利用系数渠系水利用系数渠系水利用系数( ( ( (越级修正法，按式（越级修正法，按式（越级修正法，按式（越级修正法，按式（4-14-14-14-1）计算）计算）计算）计算) ) ) ) 0.55220.5
45、5220.55220.5522渠系水利用系数渠系水利用系数渠系水利用系数渠系水利用系数( ( ( (传统连乘方法传统连乘方法传统连乘方法传统连乘方法) ) ) ) 0.42000.42000.42000.4200 按传统连乘方法计算渠系水利用系数为按传统连乘方法计算渠系水利用系数为0.420.42，与越级修正后计，与越级修正后计算的结果算的结果0.55220.5522比较，差值较大。认识上大型灌区水利用系数低，比较，差值较大。认识上大型灌区水利用系数低，没有考虑越级输水问题是主要的人为原因之一。没有考虑越级输水问题是主要的人为原因之一。续上表续上表44(2) (2) 渠道布置形式的修正渠道布置
46、形式的修正 图图4-1 等效并联渠道布置等效并联渠道布置45图图4-2 非等效并联渠道非等效并联渠道46串串联联渠渠道道是是指指干干、支支、斗斗、农农四四级级渠渠道道首首尾尾依依次次相相接接，中中间间又又无无分分流流的的灌灌溉溉渠渠系系。串串联联渠渠道道的的渠渠系系水水利利用用系系数数可用各级渠道水利用系数相乘的积来计算。可用各级渠道水利用系数相乘的积来计算。 并并联联渠渠道道为为几几条条下下级级渠渠道道均均由由同同一一条条上上级级渠渠道道供供水水的的组组合合渠渠道道。一一般般灌灌溉溉面面积积较较大大的的灌灌区区，干干、支支渠渠多多采采用用续续灌灌，斗斗、农农渠渠采采用用轮轮灌灌。干干、支支渠
47、渠的的联联接接方方式式通通常常为为非非等等效效并并联联渠渠系系，而而支支渠渠控控制制的的若若干干斗斗、农农渠渠为为等等效效并并联联渠渠系系运运行行方方式式。等等效效并并联联的的渠渠系系水水利利用用系系数数计计算算式式符合各级渠道水利用系数连乘的计算形式。符合各级渠道水利用系数连乘的计算形式。47设设上上级级渠渠道道计计算算参参数数用用下下标标i i表表示示，下下级级渠渠道道计计算算参参数数用用下下标标j j表表示示，并并分分别别用用下下标标g g和和n n表表示示渠渠道道的的毛毛流流量量和和净净流流量量。在在非非等等效效并并联联渠渠道道中中，同同级级渠渠道道的的渠渠道道水水利利用用系系数数不不
48、相等，流量也不相同。由渠系水利用系数定义知：相等，流量也不相同。由渠系水利用系数定义知：渠系渠系=Q=Qjknjkn/Q/Qi1gi1g （k=1,2,3,4k=1,2,3,4） ，由于由于 Q Qjknjkn= =jkjkQ Qjkgjkg, , 48则则:渠系渠系=Q=Qjknjkn/Q/Qi1gi1g=(=(jkjkQ Qjkgjkg)/Q)/Qi1gi1g = =（QQjkgjkg/ Q/ Qi1gi1g）（）（(jkjkQ Qjkgjkg)/ Q)/ Qjkgjkg） = =i i(d(dj jjkjk) (k=1,2,3,4) (k=1,2,3,4)式中，式中，渠系渠系为二级渠系的
49、渠系水利用系数；为二级渠系的渠系水利用系数；d dj j=Q=Qjkgjkg/ Q/ Qjkgjkg，为下级第，为下级第j j条渠道的毛流量占下级渠条渠道的毛流量占下级渠道总毛流量的权重；道总毛流量的权重；i i为上级渠道的渠道水利用系数。为上级渠道的渠道水利用系数。jk k为第为第j j条渠道的渠道水利用系数。条渠道的渠道水利用系数。一一般般地地，若若渠渠道道为为m段段非非等等效效并并联联，则则渠渠道道水水利利用用系系数计算式为：数计算式为：渠渠道道=(djjk)(k=1,2,m).49(3)(3) 灌灌溉渗漏水重复利用的修正渗漏水重复利用的修正 考考虑虑到到水水的的重重复复利利用用的的灌灌
50、溉溉水水利利用用系系数数是是指指作作物物整整个个生生育育期期进进入入作作物物根根系系层层的的灌灌溉溉水水资资源源量量占占渠渠首首从从水水源源引引入入量量的的百百分分数数。用用公公式式表表示为示为: : 水水=W=W净净W W总总（1 1）W W总总为为作作物物生生育育期期从从水水源源引引入入的的水水量量之之和和；W W净净为为作作物物生生育育期期进进入入作作物物根根系系层层的的水水量量, ,包包括括各各次次灌灌水水直直接接进进入入作作物物根根系系层层的的水水量量W1,W1,渠渠道道渗渗漏漏后后经经机机井井抽抽水水灌灌溉溉补补充充给给作作物物根根系系层层的的水水量量W2,W2,渗渗入入作作物物根
51、根系系层层以以下下又又上上升升到到作作物物根根系系层层的的水水量量W3W3和和作作物物根根系系层层吸吸收收的的根根系系层层以以下的水量下的水量W4,W4,即：即：W W净=W1=W1W2W2W3W3W4W4W1W1W0W0（2 2）式中：式中：W0W0为灌灌溉水的重复利用量，即除各次引水灌水的重复利用量，即除各次引水灌溉直接直接进入作物入作物根系根系层的水量以外被作物利用的灌的水量以外被作物利用的灌溉水水资源量。源量。 50则则: : 水水=W=W净净W W总总（W1W1W0W0）W W总总 0 0（3 3）为一般概念下作物生育期内的灌溉水利用系数；为一般概念下作物生育期内的灌溉水利用系数；
52、0 0为作物生育期内灌溉水的重复利用系数。为作物生育期内灌溉水的重复利用系数。作物生育期渠首从水源引入灌区的总水量输送到田间进入作物根系层的灌溉作物生育期渠首从水源引入灌区的总水量输送到田间进入作物根系层的灌溉水量为水量为: :W W净净 W W总总- -（1 1）W WD D- -（1 1）W WI I W W总总- -（1 1）(1-(1- 渠系渠系0 0) W) W总总- -（1 1）(1-(1- 田田0 0) )（W W总总- -（1 1）W WD D） W W总总（1 1（1 1）(1-(1- 渠系渠系0 0) )）W W总总（1 1）(1-(1- 田田0 0) ) （1-1-（1
53、1） (1- (1- 渠系渠系0 0) )） W W总总（1 1（1 1）(1-(1- 渠系渠系0 0) )）（）（1 1（1 1）(1-(1- 田田0 0) )）W W总总（ 渠系渠系0 0(1-(1- 渠系渠系0 0) )）（）（ 田田0 0(1-(1- 田田0 0) )）式中：式中：为渠系渗漏量的重复利用系数渠系渗漏量的重复利用系数, ,可通可通过试验确定；确定；W WI I为灌灌溉引起的田引起的田间深深层渗漏量；渗漏量；为大田深大田深层渗漏量重复利用系数渗漏量重复利用系数, ,可通可通过大田大田试验确定；确定；W WD D为渠系渗漏量。渠系渗漏量。 51则则, ,修正后的灌溉水有效利用
54、系数为：修正后的灌溉水有效利用系数为： 水水= W= W净净W W总总（ 渠系渠系0 0(1-(1- 渠系渠系0 0) )）（）（ 田田0 0(1-(1- 田田0 0) )） 渠系渠系 田田（4 4） 渠系渠系0 0为没有考虑渠系输水损失量重复利用时的渠系水利用系数；为没有考虑渠系输水损失量重复利用时的渠系水利用系数； 田田0 0为没有考虑田间深层渗漏水重复利用时的田间水利用系数；为没有考虑田间深层渗漏水重复利用时的田间水利用系数； 渠系渠系为考虑渠系输水损失量重复利用时的渠系水有效利用系数；为考虑渠系输水损失量重复利用时的渠系水有效利用系数； 田田为考虑田间深层渗漏水重复利用时的田间水利用系
55、数。为考虑田间深层渗漏水重复利用时的田间水利用系数。在获得了渠系输水损失量的重复利用系数在获得了渠系输水损失量的重复利用系数和田间渗漏水的重复利用和田间渗漏水的重复利用系数系数后后, ,即可利用式（即可利用式（4 4）计算出考虑灌溉水资源重复利用时的灌溉水有）计算出考虑灌溉水资源重复利用时的灌溉水有效利用系数。效利用系数。52(4) 测量计算步骤测量计算步骤(1)(1)确定灌区测量渠道的数量、测量方法、典型渠段；确定灌区测量渠道的数量、测量方法、典型渠段；(2)(2)计算出典型渠段的单位长度输水损失率；计算出典型渠段的单位长度输水损失率；(3)(3)确定输水系数、分水系数及典型渠段位置修正系数
56、，确定输水系数、分水系数及典型渠段位置修正系数， 计算出典型渠道的单位长度输水损失率；计算出典型渠道的单位长度输水损失率；(4)(4)典型渠道非等效并联修正；典型渠道非等效并联修正；(5)(5)同级渠道土渠与衬砌渠道的渠道水利用系数综合计算；同级渠道土渠与衬砌渠道的渠道水利用系数综合计算；(6)(6)渠道越级输水修正，计算渠系水利用系数；渠道越级输水修正，计算渠系水利用系数；(7)(7)计算田间水利用系数及灌溉水利用系数；计算田间水利用系数及灌溉水利用系数；(8)(8)利用首尾法计算灌溉水利用系数并进行对比分析。利用首尾法计算灌溉水利用系数并进行对比分析。53表表1典型渠道典型渠道k1、k2、
57、k3计算表计算表渠道渠道类型类型Q0 0Qe ek1BBBk2L L1 1Lk3(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7(7)(8)(8)(9)(9)(10)(10)干渠干渠支渠支渠54表表2渠道单位长度的输水损失率计算表渠道单位长度的输水损失率计算表 渠道渠道类型类型w首首w尾尾wiww损失损失典段典段L L典渠段典渠段渠道渠道1 1(1)(1)(2)(2)（3 3）(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7)(7)(8)(8)(9)(9)干渠干渠支渠支渠55表表3非等效并联修正渠道水利用系数计算表非等效并联修正渠道水利用系数计算表（水量：万（水量：万m3）
58、 渠道类型渠道类型渠道渠道1W W首首w首首dj渠道渠道2 2防渗率防渗率渠道渠道(1)(1)(2)(2)（3 3）(4)(4)(5)(5)(6)(6)（7 7）(8)(8)干渠干渠干渠干渠干渠干渠56表表4田间水利用系数计算表田间水利用系数计算表 作物作物mi(m3/亩亩)Ai(万万亩亩)miAiW农农 净净 i(m3/亩亩)(1)(2)(3)(4)(5)小麦小麦玉米玉米水稻水稻其其他他合计合计 田间田间=miAiWW农净农净i57表表5渠道越级输水修正灌溉水利用系数计算表渠道越级输水修正灌溉水利用系数计算表 组组成成各级渠道水利用系数各级渠道水利用系数 (%) (%) 渠渠i ik ki
59、i k ki i/ / 渠渠i i干渠干渠支渠支渠斗渠斗渠农渠农渠毛渠毛渠5 5级级4 4级级（k ki/ 渠渠i i） 渠渠=1/=1/（k ki/ 渠渠i i） 水水58表表6首尾测定法灌溉水利用系数计算及比较表首尾测定法灌溉水利用系数计算及比较表 作物种类作物种类播种面积播种面积（万亩）（万亩）灌溉定额灌溉定额（m3/亩）亩）净耗水量净耗水量（万（万m3）小麦小麦玉米玉米棉花棉花水稻水稻合计合计渠首放水量渠首放水量 水水（首尾法）（首尾法） 水水（综合法）（综合法）595、灌溉水利用系数测定方法应用实例、灌溉水利用系数测定方法应用实例 以河套灌区为例以河套灌区为例60(1)河套灌区实测基
60、本情况河套灌区实测基本情况q河河套套灌灌区区主主要要灌灌溉溉系系统统为为黄黄河河一一首首制制引引水水，七七级级渠渠系系布布设设，即即总总干干渠渠1条条，干干渠渠12条条，分分干干渠渠48条条，支支渠渠202条条，斗斗农农毛毛渠渠万多条。万多条。q现现灌灌溉溉面面积积877万万亩亩。灌灌区区工工程程老老化化现现象象普普遍遍，配配套套程程度度差差。存在越级输配水。存在越级输配水。q典典型型渠渠道道选选择择：干干渠渠2条条，分分干干渠渠2条条，支支、斗斗、农农渠渠各各3条条，毛渠毛渠2条。条。q重重复复完完成成7次次测测量量；计计算算时时段段水水量量采采用用连连续续实实测测流流量量过过程程线线法推求
61、。法推求。q由于水流均匀平稳，渠道槽蓄水量忽略不计。由于水流均匀平稳，渠道槽蓄水量忽略不计。61(2)河套灌区渠道水利用系数计算表河套灌区渠道水利用系数计算表 渠道类型渠道类型W首首W尾尾k1wiW渠渠w损失损失典段典段(%)L典渠段典渠段典渠段典渠段(%)典渠道典渠道(%)L渠渠渠渠渠道渠道1(1)（2）(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)总干渠总干渠106710111.9500565.248410.1280.1251280.160 0.840乌拉河干渠乌拉河干渠 72.16 64.861.901.972-1.005 6.3338.77612.5
62、0.7020.60059.98 0.360 0.640通济干渠通济干渠40.3227.11.6711.15402.0665.12410.050.5100.42659.98 0.256 0.744沙壕分干渠沙壕分干渠 19.89 13.871.703.8102.2111.1116.41.7361.47322.27 0.328 0.672和胜分干渠和胜分干渠 14.1101.0012.2801.8312.9708.781.4770.73922.27 0.165 0.835水量：万水量：万m3，长度：，长度：km 62续上续上 表表水量：万水量：万m3，长度：，长度：km 机缘东支渠机缘东支渠 4.
63、268 1.0821.252.45400.732 17.1514.63.7282.3376.460.151 0.849机缘西支渠机缘西支渠 9.893.241.334.490.321.8418.60592.0671.376.460.089 0.911右六支渠右六支渠8.653.521.414.0901.0412.0233.53.4352.4176.460.156 0.844机东一斗渠机东一斗渠 0.646 0.5451.84000.101 15.6351.0914.34413.2221.960.259 0.741机东二斗渠机东二斗渠 0.646 0.5911.91000.0558.5141.2
64、86.6526.3681.960.1250.87563水量：万水量：万m3，长度：，长度：km 宏伟斗渠宏伟斗渠1.691.521.90000.1710.0591.56.7066.3691.960.125 0.875机东二斗二机东二斗二农渠农渠0.008 0.0081.96000.0003 3.7970.675.6685.5600.990.055 0.945机东二斗西机东二斗西农渠农渠0.062 0.0591.95000.0034.8390.657.4447.2640.990.072 0.928东圪卜农渠东圪卜农渠0.701.000.6100.0912.8570.718.3679.1840.9
65、90.091 0.909二农三毛渠二农三毛渠 0.0110.011.91000.0019.0910.3823.923 22.8360.420.096 0.904乌兰毛渠乌兰毛渠0.08201.000.07300.009 10.9760.4623.860 11.9300.420.050 0.950续上续上 表表64（3）非等效并联修正渠道水利用系数计算表）非等效并联修正渠道水利用系数计算表水量：万水量：万m3，65水量：万水量：万m3，续上续上 表表66（4）渠道越级输水修正灌溉水利用系数计算表）渠道越级输水修正灌溉水利用系数计算表67续上续上 表表68（5）首尾测定法灌溉水利用系数计算对比表）
66、首尾测定法灌溉水利用系数计算对比表面积：万亩，灌溉定额：面积：万亩，灌溉定额：m3/亩，耗水量：万亩，耗水量：万m3 69与首尾测定法相比，典型渠段测定法计算结果偏小。与首尾测定法相比，典型渠段测定法计算结果偏小。原原因因：本本次次测测定定时时候候灌灌区区一一水水小小麦麦已已经经浇浇完完，总总干干渠渠和和干渠运行流量偏低，为正常流量的干渠运行流量偏低，为正常流量的60%60%左右。左右。用用近近几几年年全全渠渠的的水水量量平平衡衡资资料料推推算算，总总干干的的渠渠道道水水利利用用系系数数为为，干干渠渠的的为为0.80，分分干干渠渠以以下下变变化化很很小小。则则相相应应的的综综合合测测定定法法计计算算的的渠渠系系水水利利用用系系数数为为，灌灌溉溉水水利利用用系系数为数为0.348,与首尾测定法计算结果较为接近。与首尾测定法计算结果较为接近。 70图片图片: 现场测量现场测量（确定测流线）（确定测流线）71现场测量现场测量（确定测流点）（确定测流点）72现场测量现场测量（现场测流）（现场测流）73谢谢谢谢 谢谢谢谢 ！74
