当前渠道水利用系数估算

1、当前渠道水利用系数估算当前渠道水利用系数估算 当前渠道水利用系数估算当前渠道水利用系数估算摘要摘要:渠道防渗是塔里木河综合治理节水改造,进步水的利用效率, 实现各源流灌区向塔里木河干流下放生态水的重要手段之一,而渠道防渗节水效果又主要是通过渠道水利用系数来表达的;如何估算渠道水利用系数,是进展水资源供需平衡分析确定渠道规模的重要根据之一,也是渠道节水量计算的重要根据。本文引进了渠道水损失率的概念,并基于渠道损失强度的两个根本假设从理论上推导出渠道水利用系数的同一估算式,并结合叶尔羌河灌区的情况说明这一估算式具有非常广泛的应用价值,且进一步探究了流量取值对渠道水利用系数的影响。摘要:渠道防渗 渠

2、道水利用系数 输水损失率1概述塔里木河流域由于近数十年来各源流灌区的无序开发,大量拦截水资源,使注进塔里木河干流水量逐年减少,从而形成干流逐渐枯竭,使下游数百公里河道断流,沿岸曾经生长非常繁茂的数百公里生态林逐年衰败甚至死亡,进而造成塔里木河流域大生态环境的急剧恶化,这种状态如不及时得到改变,大沙漠周边的绿洲也将面临被沙漠蚕食的古楼兰一样,成为大生态灾难的牺牲品,后果是不堪设想的。目前各源流灌区加大灌区节水改造力度,尽最大努力增加对干流生态水的排放量,到达改善塔里木盆地大生态环境的目的工作正在进展,采取的主要手段之一就是大规模的采用渠道防渗工程,以进步水资源的利用率和消费效率。渠道防渗的探究是

3、和浇灌开展过程严密联络的。我国对渠道防渗的探究*在80年代,屡次召开了全国性的学术交流会议。目前我国正在进展的大型灌区的续建配套和节水改造工作以及对于塔里木河流域正在进展的综合治理工作也都是以渠道防渗为主要工程手段进展的,而渠道防渗效果又是通过渠道水利用系数表达的,所以在实测资料的根底上,分析渠道水利用系数经历公式的公正性,给出同一的估算公式,具有重要的现实意义。对于渠道水利用系数的估算,本质上可以回结为如何正确计算渠道的输水损失,以及渠道输水损失怎样公正的转化为渠道水利用系数。渠道的输水损失计算可以采用理论或经历公式计算。理论计算主要是求解各种初、边界条件下的渠道的渗流根本方程的解,理论分析

4、的方法从损失时理、结果表达方面是相对准确的,但给出的初边界条件较为严格,操纵上较为复杂,消费上应用未几。经历公式计算主要通过对现场实测资料的统计分析和或专门试验得出的。经历公式可以分为两大类,一类是对未衬砌渠道采用的经历公式,一类是对衬砌渠道采用的公式摘要:对未衬砌渠道即土质渠道的渗漏损失总结的公式如埃及的莫尔斯沃斯和延尼达米娅的公式(C为现场采用静水法试验得出的渠道湿周上的浸透系数,d为水深,l为渠道长,x为湿周),以及AH考斯加可夫根据大量的实际数据的土渠输水损失经历公式为(式中为每公里渠道输水损失占渠道净流量的百分数,A为渠床土壤的透水系数,m为流量指数);对于衬砌渠道的输水损失,主要有

5、戴维斯和威尔逊根据印度衬砌渠道总结的公式如(式中摘要:S为各种渠床的渗漏损失,x,d,l,v分别为渠道的湿周,水深,渠长和流速,C为和衬砌材料有关的系数)。总之,这些基于实测资料上的经历估计式,大都具有形式简单、应用方便的特征。在有一般土质渠道输水损失的经历公式后,衬砌渠道的输水损失往往根据衬砌体的形式采用了不同的折减系数进展折减估计。从以上渠道的损失计算式的大致分类可以看出,以渠道的输水损失率形式表达的渠道输水损失可以方便的推出渠道水利用系数,由于从单位长度渠道损失率的定义就可以得出其和单位长度渠道水利用系数显然存在的关系,有了单位长度渠道的水利用系数,知道了渠道上流量沿程如何变化,就可以根

6、据单位长度渠道水利用系数求得全渠道的水利用系数。2渠道输水损失率从概述当中可以看出渠道的损失计算对渠道水利用系数的估算是非常重要的,因此,分析并给出渠道输水损失同一的、一般的、公正的公式就具有重要的意义。根据水在土壤中渗流的理论,当地下水埋深很大,有渗流速度近似即是K,水力坡降近似即是1,那么每公里渠道渗漏损失的机理表达式为,每公里渠道损失率可以写成为。式中摘要:S为每公里渠道损失流量(m3/s·km);K为渠床土壤浸透系数(m/d);为每公里损失流量占渠道净流量的百分数(%);为渠道的净流量(m3/s);是考虑断面边坡侧向毛管吸水的修正系数,决定于土壤的毛管特性,取值为1.11.4

7、;b、h、M分别为渠道断面的底宽(m)、渠深(m)、边坡系数。因有渠道流量,而宽深比,那么渠道的水深,代进渠道的损失率公式有,这一表达式经过变换后可以写成如下更为一般的表达式摘要:,假设以浸透性系数A代替,同时为使中的0.5次方更具有统计方面的河相意义,以流量指数m表示,那么渠道输水损失率可以表达为更为简洁的形式上更接近于AH考斯加可夫的公式即。由此可见AH考斯加可夫公式和从损失时理推导的公式是相通的,从推导的过程我们也更进一步理解了AH考斯加可夫公式中各参数的本质物理含义摘要:在AH考斯加可夫公式中A为浸透性系数,是K的倍数关系,和渠道的几何尺寸以及渠床的毛管吸水特性有关;在AH考斯加可夫公

8、式中m为流量指数,是和渠道流量状况有关的指数。由于AH考斯加可夫公式是从大量实测土质渠道统计分析得出的,而从损失时理理论推导的这一公式和AH考斯加可夫公式具有如此的相似性,说明推导的这一理*式是可以表达土质渠道的输水损失的,只是公式对渠道水损失率计算是基于地下水埋深很大,渠床为土质渠道的情况下得出的,根据渠道的地下水情况,由于地下水对渠道存在顶托功能,计算出的渠道水损失率还需要在标准的要求内进展一定的折减。从我们对叶尔羌河灌区在世界银行一期工程已经防渗的渠道的渠道损失的统计资料进展分析说明,对于衬砌渠道公式所表达的形式也是一样的,只是公式中的流量指数以及浸透性系数取值不同而已。叶尔羌河灌区塑膜

9、防渗和浆砌石防渗的统计分析,相关系数在0.75以上,具有较好的相关性。统计资料说明土渠存在,对于塑料薄膜防渗存在,而对于浆砌石渠道存在的关系,可见所推导的理*式确实具有非常广泛的应用价值,对于衬砌形式不同的渠道以及土质渠道都可以得出形式上一样的表达渠道输水损失的公式来,所得出的理*式中参数A以及参数m所具有的不仅仅是上述的物理意义了,更多的是渠道水损失率的统计意义,不同地区或地域可以根据现有的渠道进展统计分析得出和推导的理*式形式上一样的公式用以指导实际工作。3渠道水利用系数在渠道地质条件、几何断面及衬砌形式等条件完全一样的渠道上,设起始段面的流量为Q0,离该断面桩号为x处的流量为Q(x),我

10、们把x点处的流量Q(x)对x的导数的负值定义为该段面的流量损失强度P(X),。流量的损失强度和渠道本身的性质和流量的大小有关,可以假定,渠道某一段面的流量损失强度和该段的流量比值为常数k,。基于以上对渠道的两个根本假定,可以得出,对此式进展在0x上的积分有,积分得出流量沿程变化的根本关系式,由此可见,沿程流量为一指数函数,k的数字反映流量消减的快慢,它是一个由渠道本身性质决定的参数。有了渠道流量关系式,如今可以利用这一关系式推求每公里渠道水利用系数。对于前后断面存在,即,而间隔起始段面一公里处的流量为,把损失强度代进此式有。因此每公里渠道水利用系数,可以表达为,同理对于渠道水利用系数也可进展推

11、算即,此式说明了全渠道水利用系数和单位长度水利用系数的关系。很显然单位渠道水利用系数和单位渠道水损失率存在关系式,由此关系式再根据上述渠道水利用系数和单位渠道水利用系数的关系式,那么有,这就是我们想要得到的渠道水利用系数的估算式。L为地质条件、几何断面及衬砌形式等条件完全一样的渠道长度。对于地质条件、几何断面及衬砌形式等条件不同的渠道可以首先划分为不同的计算渠段,利用估算式分别计算不同渠段的渠道水利用系数,全渠道水利用系数显然有,在此就不加推证了。我们对渠道水利用系数推求,具有非常广泛的意义,主要是由于引进了单位流量损失率,而单位流量损失率具有形式简单的特征,所有渠道均可以采用统计的方式得出这

12、一形式。从而更广的推求了渠道水利用系数。水利用系数为,当流量产生相对误差时,有损失率相对误差定义为,可推出损失率相对误差为摘要:=分别取流量的相对误差为110%,以1%为递增,并取m分别为0.4、0.5、0.6绘制渠道损失率和渠道流量误差变化图如下摘要:由图可见,流量误差越大,渠道的损失率产生的误差就越大,从而渠道水利用系数的误差就越大,且流量指数越大渠道水的利用指数误差就越大。在渠道的设计当中,经常采用设计流量为渠道的净流量来计算渠道水损失率,设计流量显然比实际渠道的均匀过流量要大,这导致了渠道水的损失率计算误差偏大,对渠道水利用系数产生较大的影响应该引起注重。就渠道水利用系数的估算过程还可以看出以设计流量取代净流量使得渠道的水利用系数比实际的要大,这对我们确定渠道的规模以及节水效果的估计都是有影响的。从上面的分析当中还可以看出,渠道的长度可以把由于渠道的流量产生的误差以L次方的倍数放大的功能,因此计算渠道水利用系数时渠道的分段除了根据地质条件、几何断面及衬砌形式外,渠道