灌區(qū)規(guī)劃設計渠(溝)系水位推求參考點選取的簡易方法

米加明

(富裕縣水務局 水政水資源管理辦公室，黑龍江 富裕 161200)

1 問題的提出

在灌區(qū)規(guī)劃設計過程中，各級渠(溝)系水位推求已構成規(guī)劃設計工作的一項重要組成部分。尤其是對于提水灌區(qū)及有壩引水灌區(qū)至關重要。各級渠(溝)系水位的設計涉及到灌區(qū)提水設備的選擇、安裝高程的確定、壓力水池墻頂高程的設計;渠首攔河壩壩頂高程及較重要建筑物進流條件的分析與計算［1］。在灌區(qū)典型區(qū)設計中，需要逐條斗渠(溝)閘前(出口)水位推求，以此作為支渠(溝)水面線設計以及田間(斗農渠溝)工程量、工程占地、灌區(qū)灌溉利用系數(shù)等各項指標計算的依據(jù)，此項工作目前通常采用的方法是:首先依據(jù)1/10 000(或者再大一些比例尺)地形圖，在每條斗渠(溝)灌(排)水控制范圍內上、中、下游分別選取3個地面參考點，加(減)0.10 m作為參考點處田面灌(排)水位。其次按選定的斗農渠(溝)設計比降及參考點沿農斗渠(溝)水流方向距離，分別沿農渠(溝)、斗渠(溝)向上游(下游)加(減)沿程水頭損失及過建筑物局部水頭損失求得3個閘前(出口)水位，經(jīng)比較選定一個技術可行(灌排水安全)、經(jīng)濟合理的水位即作為斗渠(溝)閘前(出口)設計水位。

為了杜絕上述的重復計算過程，也曾采取過“簡化手段”，那就是只在斗渠(溝)末端(首端)的農渠(溝)末端(首端)，也就是逆(順)渠(溝)水流方向全程計算農渠(溝)、斗渠(溝)的沿程水頭損失(落差)，定為斗渠進口及斗溝出口設計水位。這樣，雖然工作量僅為前者的1/3，但實踐起來，后者推求的水位不完全安全，即灌溉水位偏低、排水水位偏高現(xiàn)象可能發(fā)生，直接影響到支渠(溝)、干渠(溝)設計水面線的合理確定。

2 參考點位置的合理確定

2.1 確定原則

在參考點選擇過程中，要本著統(tǒng)籌考慮斗渠(溝)范圍內(對于小型灌區(qū)可直接推求支渠閘前或支溝出口水位，依據(jù)推求的水位設計干渠或干溝水面線)灌溉與排水的原則，同時要力求經(jīng)濟上合理性。

2.2 確定途徑

既本著上述原則，又力求工作量最小。

2.3 參考點位置選擇的簡易方法

近年來，筆者參與過我縣小泉子提水灌區(qū)(設計灌溉面積780 hm2，設計流量1.3 m3/s，設計揚程6 m，2011年有效灌溉面積750 hm2，實灌面積750 hm2)及三家子提水灌區(qū)(設計灌溉面積800萬hm2，設計流量1.13 m3/s，設計揚程5 m，2011年有效灌溉面積400 hm2，實灌面積0.04萬hm2)的規(guī)劃設計與復查審定改造工作。在田間工程水位推求這項工作中，一直是重復的簡單計算過程，據(jù)統(tǒng)計，此項工作約占典型區(qū)設計總工作量的60%。

在重復計算過程中發(fā)現(xiàn)斗渠(溝)范圍內(斗渠方向、農渠方向)地面自然坡降與斗農渠(溝)設計比降的相互關系直接影響到參考點位置選擇的合理性，以灌溉斗渠進口水位推求為例，若斗農渠的設計比降大于(陡于)斗農渠方向的地面自然坡降，則參考點位置要選擇在遠離斗農渠方向的末端(下游)。

這樣，除渠系末端參考點處可滿足田面用水外，按渠系設計比降推求渠系上游設計水位必然滿足渠系沿線各點田面用水要求;若斗農渠的設計比降小于(緩于)斗農渠方向的地面自然坡降，則參考點位置要選擇在靠近斗農渠方向的首端(上游)。

這樣除渠系首端參考點處可滿足田面用水外，按渠系設計比降推求渠系下游設計水位必然滿足渠系沿線各點田面用水要求。在斗渠(溝)控制范圍內，若斗渠設計比降大于(陡于)斗渠方向地面自然坡降，則參考點位置應在遠離斗渠口的下游末端選定。同理，農渠設計比降大于(陡于)農渠方向地面自然坡降，則參考點位置應在遠離農渠口的下游末端選定;若斗渠設計比降小于(緩于)斗渠方向地面自然坡降，則參考點位置應在靠近斗渠口的上游首端選定。同理，農渠設計比降小于(緩于)農渠方向地面自然坡降，則參考點位置應在靠近農渠口的上游首端選定。其原理見圖1。

3 結論

歸納起來，有以下4 種情況:①若農渠設計比降大于(陡于)沿農渠方向地面自然坡降則參考點位置選擇在農渠末端(下游)。②若斗渠設計比降大于(陡于)沿斗渠方向地面自然坡降則參考點位置選擇在斗渠末端(下游)。③若農渠設計比降小于(緩于)沿農渠方向地面自然坡降則參考點位置選擇在農渠首端(上游)。④若斗渠設計比降小于(緩于)沿斗渠方向地面自然坡降則參考點位置選擇在斗渠首端(上游)。其組合情況見示意圖2。

圖1 參考點位置選定原理圖

圖2 參考點位置選擇組合情況示意圖

同樣，排水斗農溝水位推求參考點位置的選擇也有4 種情況:①若農溝設計比降大于(陡于)沿農溝方向地面自然坡降則參考點位置選擇在農溝首端(上游)。②若斗溝設計比降大于(陡于)沿斗溝方向地面自然坡降則參考點位置選擇在斗溝首端(上游)。③若農溝設計比降小于(緩于)沿農溝方向地面自然坡降則參考點位置選擇在農溝末端(下游)。④若斗溝設計比降小于(緩于)沿斗溝方向地面自然坡降則參考點位置選擇在斗溝末端(下游)。

［1］周志遠.農田水利學［M］.北京:中國水利水電出版社，1993.