高坨子灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)計(jì)算及修正探析

楊萬民

(遼寧營口市河務(wù)管理處，遼寧 營口 115000)

1 灌區(qū)基本情況

高坨子灌區(qū)，為小型灌區(qū)，渠首位置在海城市高坨子鎮(zhèn)羅家套子村小河口，E122°40′，N41°07′，1979年設(shè)立。區(qū)域范圍在高坨子鎮(zhèn)內(nèi)，灌區(qū)長度3.5km，設(shè)計(jì)灌溉面積水田667hm2，實(shí)際灌溉面積400hm2。灌區(qū)干渠長度3.5km、支渠長度3.15km。渠道的土質(zhì)為亞黏土，為土料砌襯形式，防滲措施土料夯實(shí)，工程現(xiàn)況較好。

測(cè)區(qū)位于太子河沖積平原區(qū)，一般高程在5-8m。水文地質(zhì)為分布較廣的孔隙水含水巖組；在第四紀(jì)下發(fā)育的第三紀(jì)地層由于成巖較晚地巖層相對(duì)疏松，膠結(jié)程度較差發(fā)育的裂隙、孔隙，裂隙孔隙水分布于其中。多為亞砂土性淤土、禾草草甸植被，地勢(shì)低洼易澇,土質(zhì)肥沃。

2 灌區(qū)水文氣象特性

2.1 氣候

測(cè)區(qū)位于太子河下游平原，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，一年四季受季風(fēng)支配，四季分明。總的氣候特點(diǎn)是：雨熱同步，干冷同期，溫度適宜，光照充足。洪澇、干旱、風(fēng)砂、冰雹、霜凍等災(zāi)害，常有不同程度發(fā)生。

2.2 降水

測(cè)區(qū)多年平均降水682.6mm，灌溉期(5-9月)多年平均降水量529.8mm，2006年降水374.2mm，較多年平均降水少29.4%，因此土壤保水率較低，下滲損失較大。

2.3 蒸發(fā)

測(cè)區(qū)多年平均蒸發(fā)量890.1mm(E601)，灌溉期(5-9月)多年平均蒸發(fā)量568.3mm，2006年蒸發(fā)量621.5mm，較多年平均蒸發(fā)量多9.4%。

3 灌區(qū)引水特性

灌區(qū)水源太子河從遼陽市遼陽縣唐馬寨鎮(zhèn)流入鞍山市，流經(jīng)騰鰲、高坨、望臺(tái)、溫香等鎮(zhèn)，在西四鎮(zhèn)八家子村與渾河匯合成大遼河，多年平均入境水量24.21億m3/s，多年平均出境水量30.24億m3/s。境內(nèi)干流長46.0km，流域面積2853km2，多年平均地表水資源量4.39億m3/s。渠首引水方式為提水，由4臺(tái)28ZLB—7型、額定功率580kW水泵提水，設(shè)計(jì)引水流量6.0m3/s。

4 灌溉水利用系數(shù)的計(jì)算及修正

4.1 渠道水利用系數(shù)η渠道

渠道水利用系數(shù)包括干渠、支渠、斗渠及農(nóng)渠利用系數(shù)。

4.1.1 干渠

由公式(1)計(jì)算出每次測(cè)量的渠段系數(shù)η渠段，由公式(2)計(jì)算出η渠道，三次測(cè)得平均值0.9275。

4.1.2 支渠

每次測(cè)量選擇兩個(gè)代表渠段，共六個(gè)不同渠段，分別按公式(1)、(2)計(jì)算每段的渠段系數(shù)η渠段、渠道水利用系數(shù)η渠道，三次平均值0.9509。

4.1.3 斗渠

每次測(cè)量選擇兩個(gè)代表渠段，共六個(gè)不同渠段，分別按公式(1)、(2)計(jì)算每段的渠段系數(shù)η渠段、渠道水利用系數(shù)η渠道，三次平均值0.9066。

4.1.4 農(nóng)渠

每次測(cè)量選擇三個(gè)代表渠段，共九個(gè)不同渠段，分別按公式(1)、(2)計(jì)算每段的渠段系數(shù)η渠段、渠道水利用系數(shù)η渠道，三次平均值0.8463。

4.2 灌溉水利用系數(shù)的修正

高坨子灌區(qū)為非等效并聯(lián)渠道，渠系水利用系數(shù)不能單獨(dú)用各級(jí)渠道水利用系數(shù)相乘的積來計(jì)算，需對(duì)渠道水利用系數(shù)計(jì)算后需進(jìn)行修正。對(duì)于i、j上下兩級(jí)非等效并聯(lián)渠道，其渠系水利用系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：

ηij=ηiΣ(dkηjk)
(k=1,2…m)

(1)

以支渠為例，采用面積加權(quán)方法來求渠道水利用系數(shù)。

即：

(2)

假定斗渠在支渠上的分布是均勻的，而且每一條斗渠所控制的面積基本相等。即

A1=A2=A3=A4=A5=A6=A7
=A8=……=An

(3)

于是上式可化簡為：η支渠=(η1+η2+η3+…ηn)/n

由此可以得出各級(jí)渠道水的通用公式：

(4)

式中：η修為修正后的渠道水利用系數(shù)；η為未修正的渠道水利用系數(shù)；n為下一級(jí)渠道的條數(shù)。

4.2.1 干渠

(5)

4.2.2 支渠

(6)

4.2.3 斗渠

(7)

4.2.4 農(nóng)渠

因農(nóng)渠所選渠段基本代表平均農(nóng)渠長度，沒有放水口，故不需修正，仍采用0.8463。

4.3 渠系水利用系數(shù)

η渠道=η干渠η支渠η斗渠η農(nóng)渠=0.9634×0.9672×0.9528×0.8463=0.75

(8)

4.4 田間水利用系數(shù)η田間

η田間=mA/W農(nóng)凈

(9)

式中：η田間為田間水利用系數(shù)；A為農(nóng)渠控制的實(shí)灌面積；W農(nóng)凈為一次灌溉農(nóng)渠放出的總水量；m為設(shè)計(jì)凈灌水定額。本次暫采用0.95。

4.5 灌溉水利用系數(shù)η水

η水=η渠η田間=0.75×0.95=0.71

(10)

5 結(jié) 語

通過高坨子灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)計(jì)算可知，灌溉系數(shù)測(cè)試條件需要有穩(wěn)定的流量，典型測(cè)驗(yàn)渠段中間無支流，在實(shí)際工作中渠段內(nèi)沒有支流的情況很少，由于灌溉時(shí)流量又易發(fā)生變化，上下斷面測(cè)量水的流程時(shí)間又不相適應(yīng)，這些必要條件難以保證。因而在典型代表渠段選擇上，由于受實(shí)際條件限制，選取長度達(dá)不到理論要求。

由于典型渠段的選取與渠道實(shí)際長度差距較大，計(jì)算所得高坨子灌區(qū)渠系水?dāng)?shù)值明顯不合理。在計(jì)算田間水利用系數(shù)時(shí)，由于灌區(qū)管理不善，渠系混亂，斗渠、農(nóng)渠直接灌入田間，灌區(qū)中普遍存在越級(jí)渠道輸水現(xiàn)象時(shí)，而且灌區(qū)排水混亂，跑冒嚴(yán)重，所以理論公式在實(shí)際計(jì)算時(shí)需要進(jìn)行修正。

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