鳳翔縣橫水河灌區渠道水利用系數測定分析

畢亞紅 李亞榮

（鳳翔縣水利工程建設工作隊 陜西 鳳翔 721400）

渠道水利用系數是指渠道末端流量與首端流量之比值，或下一級渠道引入流量之和與渠道首端流量之比值，它是衡量渠道在輸水過程中水量利用情況，綜合反映灌區灌溉工程狀況、用水管理水平的一項重要指標，同時也是灌區灌溉配水的重要依據。科學準確地測定分析灌區渠道水利用系數，對合理調配水資源，提高灌區水資源利用率，促進灌區灌溉管理工作步入科學化具有重要意義。

1 灌區概況

鳳翔縣橫水河灌區位于縣城東北部，是鳳翔縣三大國營灌區之一，灌區由四座水庫聯合向灌區自流供水，主要灌溉姚家溝、田家莊、糜桿橋、橫水等4個鄉鎮30多個行政村的8萬多畝耕地，灌區設施面積9.48萬畝，有效灌溉面積8.06萬畝，灌區以小麥、玉米等糧食作物為主，經濟作物有辣椒、蘋果、蔬菜等，復種指數1.5。灌區水源工程由白荻溝、姚家溝、桃樹溝、群力四座水庫聯合向灌區供水，總庫容為2259萬m3，有效庫容1074萬m3。輸水干渠五條即總干、南干、東干、西干、群力輸水渠道，總長40.36km，渠系建筑物170座，總干設計輸水流量4.5m3/s，南干設計輸水流量3.2m3/s，東干設計輸水流量2.0m3/s，西干設計輸水流量1.8m3/s，群力輸水渠道設計輸水流量1.0m3/s。該灌區自1963年下閘蓄水投運以來，已運行40多年，為灌區糧食增產穩產、農民增收發展發揮了重要作用，為當地經濟持續發展做出了重要貢獻。

2 灌區渠道水利用系數測定分析的必要性和重要性

灌區自建成投入運行以來，為鳳翔縣的經濟發展和群眾生產生活發揮了顯著作用，2002年～2009年陸續實施了白荻溝、群力、姚家溝、桃樹溝水庫除險加固工程，水源蓄水能力大幅增加，灌區供水水源有了充分的保證。2003年～2005年完成了橫水河灌區水利骨干工程項目建設，近年來國家分年度投資實施了大中型灌區節水改造。通過灌區節水改造項目的實施，灌區渠道的輸水能力得到顯著提高，渠道斷面形式得到優化，段渠道斷面由原來的梯形改造為U型或弧底梯形。原量水設施采用的是西北水利科學研究所的長喉道或無喉道量水堰，梯形渠道為無喉道量水堰，U型渠道多為長喉道量水堰；而現在實施節水改造工程后的渠道量水堰改造為流量小于0.6m3/s時用平底拋物線型，流量等于或大于0.6m3/s時用巴歇爾型。這樣干支渠道量水設施形式的改變，致使原來測定的流量表與現有渠道實際流量不相對應，給灌區調配水工作帶來不便。因此及時測定灌區渠道水利用系數，準確評價農業水資源利用效率，為灌區準確調配水量提供重要技術參數非常必要。而且，隨著社會經濟的飛速發展，農業產業結構調整步伐加快，城鎮供水、工業供水比重逐步增大，水資源日趨匱乏，灌區多元供水格局逐漸形成，供需水矛盾將更加突出，所以，科學準確測定灌區渠道水利用系數，對合理調配水資源，促進節約用水，創建節水型灌區十分重要。

3 渠道水利用系數的測定

3.1 流量實測法測定的原理

渠道水利用系數是反映渠道輸水利用率的指標，用渠端流量和渠首流量的比值表示，綜合衡量輸水渠道行水能力和渠道工程狀況。流量需測定流速和行水斷面兩項參數，流速主要用Ls-10流速儀分時段在斷面規則、流速相對穩定位置進行測試，一般測3次～5次，每次間隔半小時左右。測試前必須由專業單位對流速儀進行校正，先測定不同斷面的流速，再用積分的方法計算其流速。斷面不同處的流速是不一樣的，并且其流速的分布也不是線性的，通過觀測斷面中測點的流速，求得代表觀測斷面的流速V，再根據觀測斷面面積A，計算出該斷面流量，即Q=A×V。

3.2 測定的方法

橫水河灌區為四座水庫聯合調度運用的自流灌區，輸水渠道長，斷面變化復雜，險工險段多，輸水損失大，測定分析渠道水利用系數難度大，準確掌握輸水參數對水庫調度水量具有重要作用。近年來我們通過長期觀測和分析校正，取得了符合灌區渠道實際的一套成果資料，初步總結出了測定的方法步驟及注意事項。在一般情況下水庫供水量充足穩定時，多采用干支渠續灌、斗渠按續灌組輪灌的辦法配水，上中下游插花開斗，在這種情況下采用分渠道流量直測法測定渠道有效利用系數的方法最為簡單有效，既滿足上下段同時開斗引水的特點，所取得的資料又接近灌區實際。具體測定方法是：首先施測該段渠首引入流量Q引，渠線過長時可分上下段實測，再按流程時間順序由上而下施測，中途開斗用水或泄水要一個一個地實測，最后測定渠尾流量，綜合各斗口、中途泄退及渠尾流量之和為灌區供水渠道凈流量Q凈，由下列關系式求得灌區干支渠道水利用系數η。

式中，η——為所求渠道水利用系數；

ΣQ斗口——為該段渠道中途用水斗斗口實測流量之和，含中途泄水退水流量等（m3/s）；

Q下——為該段渠尾引水流量（m3/s）；

Q首——為該段渠首引水流量（m3/s）。

我們根據多次實測的渠道水利用系數，在灌溉中合理科學配水，節約了水資源，提高了水的利用率，最大程度地發揮了水庫聯合調度的作用。

4 典型實例分析

在2013年2月20日的春季灌溉供水過程中，對灌區各級渠道水利用系數測定分析。以新一斗為例，對其渠道水利用系數進行實測。先測定新一斗斗渠渠首引水流量，方法為用Ls-10流速儀分時段測定渠首流速，一般為在距渠首引水口50m左右處斷面規則、流速相對穩定位置進行測試，測定3次～5次，每次間隔半小時左右，求出其平均流速，再用流量公式計算出各分渠的引水流量，其測定數據如表1。

由表1計算可知，新一斗渠道水利用系數為0.843，經多次實測后，偏差在2%以內。由此可見，新一斗渠道水利用系數在0.84左右，所測結果真實可靠，所用公式較為合理，值得應用。

5 流量實測法必須注意的幾個問題

（1）采用這種方法實測渠道水有效利用系數時，因各種因素影響流速數據測定，不能以一兩次所得的資料為依據，應在不同灌溉條件（主要指不同流量和不同季節采用不同灌水方法）下，經多次測試驗算，綜合考慮多種影響因素，取得比較可靠的數據資料。

表1 新一斗渠道水利用系數測定計算表

（2）測定過程中渠道流量必須穩定，中途開斗用水和泄水亦應保持原狀不變，否則所測資料沒有實際價值，且應由上而下隨流程搶時段施測，抓住渠道流量穩定階段的中間流程施測取得的實測資料最為可靠。

（3）對定期工作渠道還應考慮到渠道工作時間的因素，應分別對待。流量實測法對長期工作渠道所得出的成果其規律性比較強，初期放水1天～2天施測的資料，因渠道滲漏、淤積等影響，不能作為計算渠道水利用系數的依據。

（4）施測過程中應用同一儀器、同一人員、同一方法施測，準確測定斷面流速，水位若有變化應按流程時間進行補測。

（5）為了確保施測數據可靠，防止渠首及各斗渠引水流量變化，必須在流程時段內施測完畢。在灌區各斗渠同時引水的情況下，為了確保施測時間，可在施測前校核斗渠水位流量關系，在正式施測中根據該斗渠的水尺讀數，查該斗渠水位流量關系表，得到該斗渠引水實測流量，這樣可節省一定的測流時間，數據也可滿足測量精度要求。

（6）測流斷面的選擇和流量施測一定要符合規范要求。測流斷面應選擇在渠段平順、水流均勻穩定、無漩渦或回流的位置，斷面應與水流方向垂直，測流斷面應盡可能的有穩定規則斷面。對干支渠道最好做成固定測流斷面，并用砼襯砌建好測流橋。測流斷面的測線數目干支渠可設3條～5條，斗分渠可設3條～5條。水深小于1m時常用一點法；水深1m～3m時，流速分布不均，可采用二點法或三點法。每一測點測速歷時不宜少于100秒，最低不得少于60秒。施測中各數據要記錄齊全，嚴謹認真，實事求是，不得粗估冒算，更不能弄虛作假。

6 測定資料的整理與分析

每次施測完畢后，應及時檢查和校核，發現問題應及時糾正，出現作廢資料應抓住時機補測，以防在不同情況下缺乏資料。在每季渠道停水后對所測資料進行整理分析歸檔。方法上采取“全面整理，去粗取精，找出規律”把一些因操作不符合技術規范要求，或儀器失靈等原因所測得的反常數據經過分析鑒別后予以舍棄，把所有正確的資料經過分析計算，得出測定技術成果。根據各個渠道的施測情況初步可以得出以下幾條規律：①在同一條渠道上流量愈大則有效利用系數愈大，反之則小。②在同一條渠道上流量變化愈大而利用系數變化則比較小。③測定斷面位置及渠道流速的準確性直接影響該段渠道水利用系數測定的準確性，測定的渠段應斷面規則、渠線順直，比降一致。④橫水河灌區現在采用的各干支斗渠道水利用系數經歷年校正，均比實測資料偏小1%～2%左右，但個別渠道因工程狀況較差，渠道水利用系數偏低。因此加強管護，搞好水源輸水骨干工程及灌區渠系工程設施日常維護管理，提高渠系水有效利用系數，才能使有限的水資源發揮更大效益。

7 結語

準確測定渠道水利用系數是灌區管理單位技術人員必須掌握的一門基本技術，準確掌握灌區水資源利用率，對于科學指導灌溉，合理配置和節約水資源，推動灌區實施水權轉換，促進水資源流向高效益的其他產業具有十分重要的作用。國有各大中型灌區渠道水利用系數數據資料是評價農業水資源利用、指導節水灌溉和灌區續建配套及節水改造項目實施的重要參考，也是衡量灌區用水管理水平的一項綜合指標。所以，在灌區灌溉管理過程中，加強用水管理，嚴格用水計劃，大力推進節水改造，減少輸水損失，提高水利用效率，是我們灌區管理工作者的一項長期而艱巨的任務，在工作實踐中，我們應該探討更科學、更合理、更便捷的渠道水利用系數測定方法，使之服務灌區，有力推動水利改革發展。陜西水利