灌溉水利用系数ppt课件

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讨所水利部农田灌溉研讨所高高 峰峰灌溉实验方法与新技术灌溉实验方法与新技术研讨研讨主主 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运用实例、灌溉水利用系数测定方法运用实例1、灌溉水利用系数的内涵、灌溉水利用系数的内涵灌溉水利用系数是指在一次灌水期间被农作物利用的净水灌溉水利用系数是指在一次灌水期间被农作物利用的净水

2、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。是衡量灌溉水利用程度的一个重要目的，也是集中反映灌是衡量灌溉水利用程度的一个重要目的，也是集中反映灌溉工程质量、灌溉技术程度和灌溉用水管理程度的一项综溉工程质量、灌溉技术程度和灌溉用水管理程度的一项综合目的。合目的。灌溉水利用系数也是指点宏观决策的重要根据。灌溉水利用系数也是指点宏观决策的重要根据。在我国行业规范在我国行业规范 中规定：灌区的灌溉中规定：灌区的灌溉水利用系数水利用系数, ,大型灌区不应低于大型灌区不应低于0.500.50；中型灌区不应低于；中型灌区不应低于0.600.60；小型灌区不应低于；小型灌区不应低于0.70

3、0.70；井灌区不应低于；井灌区不应低于0.800.80；喷；喷灌区、微喷灌区不应低于灌区、微喷灌区不应低于0.850.85；滴灌区不应低于；滴灌区不应低于0.900.90。 目前许多灌区没有经常系统测定灌溉水利用系数，目前许多灌区没有经常系统测定灌溉水利用系数，其主要缘由是：其主要缘由是：(1)(1)丈量任务量很大丈量任务量很大 如广西自治区，在如广西自治区，在2020世纪世纪8080年代初期，对全区年代初期，对全区2222个个重点灌区进展渠系水利用系数测试，当时投资了重点灌区进展渠系水利用系数测试，当时投资了8888万元，万元，累计实测灌区各级渠道长累计实测灌区各级渠道长5923.2km,

4、5923.2km,实测渠段实测渠段26402640段，段，参与测试人员参与测试人员38503850人。人。v(2)(2)测试条件要求严厉，难以保证测试条件要求严厉，难以保证v 如稳定的流量、测渠段要有一定的长度、如稳定的流量、测渠段要有一定的长度、测流断面的规范性及测流桥等难以保证。测流断面的规范性及测流桥等难以保证。v(3)(3)要求掌握测试技术的人员较多要求掌握测试技术的人员较多v 丈量时需求大量的人员掌握测试技术，丈量时需求大量的人员掌握测试技术，目前对于许多灌区也是难以到达的。如广西自目前对于许多灌区也是难以到达的。如广西自治区在对治区在对2222个灌区进展灌溉水利用系数丈量时，个灌区

5、进展灌溉水利用系数丈量时，举行了举行了1414期测流培训班，参与学习人员达期测流培训班，参与学习人员达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v 目前我国灌区节水技术改造开展很快目前我国灌区节水技术改造开展很快,灌溉灌溉水利用系数也随之改动，以往某次测定的灌溉水利用系数也随之改动，以往某次测定的灌溉水利用系数来替代一切的情况是不适宜的。应水利用系数来替代一切的情况是不适宜的。应简化测定方法，经常测定灌溉水利用系数。简化测定方法，经常测定灌溉水利用系数。灌溉水利用系数的影响要素灌溉水利用系数的影响要素 据河南省人民胜利渠的实验资料，渗、漏和蒸发损失所

6、占比例为81%、17%和2%。从灌区的性质方面来讲影响要素有：从灌区的性质方面来讲影响要素有：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渠道级别的影响渠道级别的影响 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。 3 3不同地域的影响不同地域的影响 不同

7、地域其水文气候及地质条件也不同，对灌溉不同地域其水文气候及地质条件也不同，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不同灌区类型的影响不同灌区类型的影响 普通情况下，渠系水利用系数提水工程灌区比蓄普通情况下，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

8、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。 灌溉水利用系数可分解为渠系水利用系数和田间水利用系数二部分。灌溉水利用系数可分解为渠系水利用系数和田间水利用系数二部分。可用下式计算：可用下式计算： Wj/W0=qt (1)Wj/W0=qt (1)q=gzdn (2)q=gzdn (2)S=QX/QS=WX/WS S=QX/QS=WX/WS 3 3式中：式中：为灌区灌溉水利用系数；为灌区灌溉水利用系数；WjWj为灌溉时为灌溉时可以被农作物利用的净水量；可以被农作物利用的净水量；W0W0为渠首引入的为渠首引入的总水量；总水量；qq为渠系水利用系数；为渠系水利用系数；tt为田间水为田间

9、水利用系数；利用系数；gg、zz、dd、nn分别为干、支、分别为干、支、斗、农渠的加权平均渠道水利用系数；斗、农渠的加权平均渠道水利用系数；SS为渠为渠道水利用系数；道水利用系数；QXQX、WXWX分别为该级渠道同分别为该级渠道同时期放入下一级渠道的流量、水量；时期放入下一级渠道的流量、水量；QSQS、WSWS分分别为该级渠道首端进入的流量、水量。别为该级渠道首端进入的流量、水量。 对于井渠结合灌区应分别算出井灌水利用对于井渠结合灌区应分别算出井灌水利用系数和渠灌水利用系数，然后根据井灌的地下系数和渠灌水利用系数，然后根据井灌的地下水利用量与渠灌的渠首引水量进展加权平均：水利用量与渠灌的渠首引

10、水量进展加权平均：W11+W0qW11+W0q/ /W1+W0W1+W0 4 4式中：式中：W1W1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。 田间水利用系数为灌溉水储存到作田间水利用系数为灌溉水储存到作物方案温润层中的净水量与从渠系末端物方案温润层中的净水量与从渠系末端进入田间水量的比值。即：进入田间水量的比值。即：t=Wj/Wt t=Wj/Wt 5 5式中：式中：WtWt为末级固定渠道放出进入田间为末级固定渠道放出进入田间的总水量，的总水量，m3m3。 2 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 根据根据 SL2

11、07-98SL207-98，田间水利用系，田间水利用系数的测定法分为计算法和实测法。数的测定法分为计算法和实测法。 1 1计算法：计算法：t=mjAj/Wt t=mjAj/Wt 6 6式中：式中：mjmj为设计净灌水定额，为设计净灌水定额，m3/hm2m3/hm2；充分灌溉时；充分灌溉时, ,根据根据作物主要根系活动层确定不同作物不同生育期的方案潮湿作物主要根系活动层确定不同作物不同生育期的方案潮湿层深度，并据此校核设计净灌水定额。非充分灌溉时层深度，并据此校核设计净灌水定额。非充分灌溉时, , 设设计净灌水定额可取实践亩均毛灌水量的计净灌水定额可取实践亩均毛灌水量的90%90%95%95%，

12、即非充，即非充分灌溉条件下的田间水利用系数可取分灌溉条件下的田间水利用系数可取0.9 0.9 0.95 0.95，亏缺，亏缺量大时取上限，亏缺量小时取下限。量大时取上限，亏缺量小时取下限。 Aj Aj为末级固定渠道为末级固定渠道控制的实灌面积，控制的实灌面积， hm2 hm2。 2 2 实测法：实测法：在灌区中选择有代表性的灌溉地块在灌区中选择有代表性的灌溉地块, ,经过实测灌水前后经过实测灌水前后(1-(1-3d3d内内) )土壤含水量的变化土壤含水量的变化, ,计算净灌水定额计算净灌水定额, ,用下式算出田用下式算出田间水利用系数间水利用系数: :t=102t=1022-12-1HAj/W

13、t HAj/Wt 7 7式中：式中：11、22分别为灌水前后作物方案潮湿层的土壤含分别为灌水前后作物方案潮湿层的土壤含水率水率( (以干土重的百分数表示以干土重的百分数表示),%),%；为土的干容重为土的干容重,t/ m3,t/ m3；H H为作物方案潮湿层深度为作物方案潮湿层深度,m,m。其他符号意义同前。其他符号意义同前。水稻如采用旱作栽培水稻如采用旱作栽培, ,那么田间水利用系数的计算和测定那么田间水利用系数的计算和测定方法同上；如采用淹灌方法同上；如采用淹灌, ,那么净灌水定额为灌后到达田面那么净灌水定额为灌后到达田面设计水层深度添加的水量与稳定渗漏量之和。设计水层深度添加的水量与稳定

14、渗漏量之和。 灌水均匀度是影响田间水利用系数的主要要素之一，灌水均匀度是影响田间水利用系数的主要要素之一，但灌水均匀度的测定需求采集土样或运用专门的仪但灌水均匀度的测定需求采集土样或运用专门的仪器，在消费条件下难以大范围进展。思索到灌水均器，在消费条件下难以大范围进展。思索到灌水均匀度往往影响田间亩均毛灌水量，低的灌水均匀度匀度往往影响田间亩均毛灌水量，低的灌水均匀度必然导致大的毛灌水量；过量灌水、径流等其他要必然导致大的毛灌水量；过量灌水、径流等其他要素的影响也同样反映在毛灌水量上。故普通采用计素的影响也同样反映在毛灌水量上。故普通采用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

15、利用系数调查地块应尽能够选择在渠系水利田间水利用系数调查地块应尽能够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践毛灌水量。测定的进入田块的水量作为实践毛灌水量。 3 3 渠系水利用系数测定方法渠系水利用系数测定方法 3.1 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： 根据渠道沿线的水文地质条件根据渠道沿线的水文地质条件, ,选择有代表性的渠段选择有代表性的渠段, ,中

16、间中间无支流，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lm3/slm3/s时，渠道长不小于时，渠道长不小于1km1km； 流量为流量为1 110 m3/s10 m3/s时，渠道长不小于时，渠道长不小于3km3km； 流量为流量为101030 m3/s30 m3/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 m3/s30 m3/s时，渠道长不小于时，渠道长不小于10km10km。观测上、下游两个断面同时段的流量观测上、下游两个断面同时段的流量, ,其差值即为渠段损失其差值即为渠段损失水量水量W W段损，由此计算出渠段水利用系数段损，由此计

17、算出渠段水利用系数SS。 2 2 静水测定法：静水测定法： 选择一段具有代表性的渠段选择一段具有代表性的渠段, ,长度为长度为5050100m,100m,两端堵死两端堵死, ,渠段中间设置水位标志渠段中间设置水位标志, ,然后然后向渠中充水向渠中充水, ,观测该渠段内水位下降过程观测该渠段内水位下降过程, ,根根据水位变化即可计算出损失水量据水位变化即可计算出损失水量W W段损和渠段段损和渠段水利用系数水利用系数SS。渠段水利用系数渠段水利用系数S:S:S=1-WS=1-W段损段损/W/W段首段首 (8) (8) 由于动水测定法是在实践灌溉运转条件下测定，由于动水测定法是在实践灌溉运转条件下测

18、定，更接近于实践，而且没有较大的工程量，因此，普通更接近于实践，而且没有较大的工程量，因此，普通采用动水测定法。测定时要求：采用动水测定法。测定时要求：选择具有代表性的典型渠道包括衬砌渠道和未衬砌选择具有代表性的典型渠道包括衬砌渠道和未衬砌渠道，其平均防渗率和工程完好率接近全灌区该级渠道，其平均防渗率和工程完好率接近全灌区该级渠道的防渗率和工程完好率，使灌溉水利用系数丈量渠道的防渗率和工程完好率，使灌溉水利用系数丈量精度具有可信度。精度具有可信度。测流断面应选择在渠段平直、水流均匀、无旋涡或回测流断面应选择在渠段平直、水流均匀、无旋涡或回流的地方，断面应与水流方向垂直。测流段应根本具流的地方，

19、断面应与水流方向垂直。测流段应根本具有稳定规那么的断面。有稳定规那么的断面。应以水量为根底进展灌溉水利用系数的测定。应以水量为根底进展灌溉水利用系数的测定。 (3)丈量步骤丈量步骤确定丈量渠道数量确定丈量渠道数量 为减少任务量，可采取渠道抽样丈量的方法，为减少任务量，可采取渠道抽样丈量的方法，衬砌与未衬砌渠道分别进展丈量衬砌与未衬砌渠道分别进展丈量: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条，条，支渠支渠 2条，斗渠条，斗渠 3条，农渠条，农渠3条；条；小型灌区小型灌区 ：干渠：干渠1条，支渠条，支渠 2条，斗渠条，斗渠 2条，农渠条，农渠2条。条。井灌区：以县

20、域为单位，以井为单元进展抽样测定。井灌区：以县域为单位，以井为单元进展抽样测定。每个县域的典型井数为每个县域的典型井数为6眼井，其中眼井，其中3眼井为已建节眼井为已建节水灌溉工程，水灌溉工程，3眼井为未建节水灌溉工程。井的选眼井为未建节水灌溉工程。井的选择要有代表性，应接近县域的渠道防渗率和工程完择要有代表性，应接近县域的渠道防渗率和工程完好率；测定时井的运转形状也应具有代表性。好率；测定时井的运转形状也应具有代表性。丈量典型渠段长度规定如下：丈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

21、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。测定预备任务测定预备任务全面仔细检查拟测渠道，去除测水断面上及附近淤积全面仔细检查拟测渠道，去除测水断面上及附近淤积物和石块等，坚持测流断面的完好和通畅。物和石块等，坚持测流断面的完好和通畅。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。详细检查已安装的量水设备，如发现有歪、斜、漏水、详细检查已安装的量水设备，如发现有歪、斜、漏水、阻水等情况时应及时采取措施予以恢复。阻水等情况时

22、应及时采取措施予以恢复。 测定时尽量采用流速仪表、量水建筑物测流为宜，测定时尽量采用流速仪表、量水建筑物测流为宜， 采用其他方法时，要用流速仪来率定。采用其他方法时，要用流速仪来率定。丈量时段内渠道渠段流量应尽能够坚持稳定。丈量时段内渠道渠段流量应尽能够坚持稳定。测定时间间隔为测定时间间隔为2060分钟，各丈量断面可同步丈分钟，各丈量断面可同步丈量，也可思索水流到达各断面时间上的差别，采用量，也可思索水流到达各断面时间上的差别，采用非同步丈量。非同步丈量。 数据记录数据记录观测水尺时，先读一次，将读数记入相应表内规定的栏中，观测水尺时，先读一次，将读数记入相应表内规定的栏中，然后重读一次，以便

23、校核，如记录需求矫正时，将错误的然后重读一次，以便校核，如记录需求矫正时，将错误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。在有风浪影响的情况下，观测水位时，应将最高和最低水在有风浪影响的情况下，观测水位时，应将最高和最低水位的读数记下，取其平均值。位的读数记下，取其平均值。在丈量断面进展测流、测速和测水深的同时应记录测流断在丈量断面进展测流、测速和测水深的同时应记录测流断面尺寸及丈量时间。面尺寸及丈量时间。记录表内规定的栏目必需全部观测、逐栏填写，假设遇特记录表内规定的栏目必需全部观测、逐栏填写，假设遇特殊情况无法填写观测时，应在备注栏内阐明。殊情况无法填写观测时，

24、应在备注栏内阐明。测流资料及各种报表要妥善保管，不得损坏或遗失、随意测流资料及各种报表要妥善保管，不得损坏或遗失、随意涂抹、挖补修正原始记录。更不得伪造数据，弄虚作假。涂抹、挖补修正原始记录。更不得伪造数据，弄虚作假。 有关问题的阐明有关问题的阐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，但应对漏水情况进展准确描画，作为渠系渗漏的补充阐对漏水情况进展准确描画，作为渠系渗漏的补充阐明。明。 (4)(4)损失水量损失水量丈量时段内的损失水量丈量时段内的损失水量W W损失

25、为：损失为：4 4 式中：式中：W W首首丈量时段内典型渠段首断面的累计水量；丈量时段内典型渠段首断面的累计水量；W W尾尾丈量时段内典型渠段尾部丈量断面的累计水量；丈量时段内典型渠段尾部丈量断面的累计水量；WiWi丈量时段内正常运转的下级渠道的累计水量；丈量时段内正常运转的下级渠道的累计水量；WW渠渠丈量始末典型渠段蓄水量的变化，添加时取丈量始末典型渠段蓄水量的变化，添加时取“号，减少时取号，减少时取“号。号。渠尾首损失WWWWWi5 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：典段典段W W损失损失W W首首5 56 6渠段水利用系数渠段水利用系数典段：典段：典段典段= 1-=

26、1-典段典段3.2 渠道水利用系数渠道水利用系数S(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要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、k2、k3三个修正系数：K1为输水系数, ,Q0为渠首流量，Qe为渠尾流量；k2为分水系数，假定渠道沿程按线性分水，那么分水系数 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。假设渠道接近均匀分水，那么：k20.5；k3 为典型渠段位置修正系数，k3 0.5+L1/L，L1为典型渠段中心点到典型渠道渠首的间隔，L为典型渠道的长度。011QQke)611(5.02B

27、BK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。 渠段段渠道Lkkkk典典)1 () 1(213262 2某级渠道的输水损失率某级渠道的输水损失率渠：渠：渠渠= =渠道渠道L L渠渠式中：式中：L L渠为该级渠道的平均长度渠为该级渠道的平均长度, ,等于该级渠道的总长等于该级渠道的总长 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3.3 渠系水利用系数渠系水利用系数qq=gzdq=gzdnn4、灌溉水利用系数测定计算法1 1首尾测定法首尾测定法 2 2典型渠段丈量法

28、典型渠段丈量法1 1首尾测定法首尾测定法 首尾测定法指不用测定灌溉水输、配水过首尾测定法指不用测定灌溉水输、配水过程中的损失程中的损失, ,而直接测定灌区渠首引进的水量而直接测定灌区渠首引进的水量和最终储存到作物方案潮湿层的水量即净灌和最终储存到作物方案潮湿层的水量即净灌水定额水定额, ,从而求得灌溉水利用系数。这样从而求得灌溉水利用系数。这样, ,可可绕开测定渠系水利用系数这个难点绕开测定渠系水利用系数这个难点, ,减少了许减少了许多测定任务量。多测定任务量。 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jj用式用式(1)(1)计算计算: : (1) (1)灌区该年的灌溉水

29、利用系数灌区该年的灌溉水利用系数aa为：为： (2) (2)式中式中mimi为灌区第为灌区第i i种作物的净灌水定额；种作物的净灌水定额；AiAi为第为第i i种作种作物的实灌面积；物的实灌面积；WjWj为第为第j j次灌水渠首总引水量；次灌水渠首总引水量；n n为灌为灌区作物种植种类；区作物种植种类； Wa Wa为灌区渠首年总引水量；为灌区渠首年总引水量；k k为灌为灌区全年灌溉次数。区全年灌溉次数。 nijiijWAm1/kjajjaWW1/ 也可经过测定灌区渠首年度总引水量、种植作物年度总灌溉定额及各种作物的实灌面积计算灌区该年度的灌溉水利用系数a: (3)式中Mi为灌区某种作物的总灌溉

30、定额。 niaiiaWAM1/ 首尾测定法首尾测定法, , 抑制了传统测定方法任务量抑制了传统测定方法任务量大等缺陷，适用于各种布置方式的渠系，但不大等缺陷，适用于各种布置方式的渠系，但不能反映渠道输水损失情况等。如，一样的灌溉能反映渠道输水损失情况等。如，一样的灌溉水利用系数或渠系水利用系数，其渠道水利用水利用系数或渠系水利用系数，其渠道水利用系数的分布组合就能够不同，其节水改造效果系数的分布组合就能够不同，其节水改造效果就会不同。就会不同。 例如如下表：例如如下表： 在损失比较大的渠道上防渗在损失比较大的渠道上防渗, ,不仅其节水的程度大，而不仅其节水的程度大，而且，有选择防渗资料的余地。

31、这种情况显然用首尾测定法是且，有选择防渗资料的余地。这种情况显然用首尾测定法是分析不出来的。分析不出来的。 2 2典型渠段丈量法典型渠段丈量法qtqt 普通情况下，分析某一级渠道的水利用系数并不困普通情况下，分析某一级渠道的水利用系数并不困难，但如何合理确定全灌区的灌溉水利用系数那么往往难，但如何合理确定全灌区的灌溉水利用系数那么往往令人非常棘手。现行灌区规划实际是按各级渠道水利用令人非常棘手。现行灌区规划实际是按各级渠道水利用系数与田间水利用系数连乘计算灌溉水利用系数的。在系数与田间水利用系数连乘计算灌溉水利用系数的。在实践灌区中实践灌区中, ,普遍存在越级渠道。有越一级的，有越二普遍存在越

32、级渠道。有越一级的，有越二级甚至三级的。如在总干渠上直接接斗渠级甚至三级的。如在总干渠上直接接斗渠, ,那么跨越了那么跨越了干渠、支渠二级。越级那么免损干渠、支渠二级。越级那么免损, ,不思索越级景象的影不思索越级景象的影响，那么过低地估计了渠系水利用系数。因此，在灌区响，那么过低地估计了渠系水利用系数。因此，在灌区渠道有越级景象时，应进展修正，使计算结果更加符合渠道有越级景象时，应进展修正，使计算结果更加符合实践。同时，对非等效并联的渠系及灌溉渗漏水反复利实践。同时，对非等效并联的渠系及灌溉渗漏水反复利用等也应进展修正。用等也应进展修正。1 1渠道越级输水的修正渠道越级输水的修正 设直接从总

33、干渠上取水的斗渠灌溉面积为设直接从总干渠上取水的斗渠灌溉面积为AlAl；直接从总干；直接从总干渠上取水的支渠所控制的斗渠灌溉面积为渠上取水的支渠所控制的斗渠灌溉面积为A2A2；直接从干渠；直接从干渠上取水的斗渠灌溉面积为上取水的斗渠灌溉面积为A3A3；从干渠上取水的支渠所控制；从干渠上取水的支渠所控制的斗渠灌溉面积为的斗渠灌溉面积为A4A4；作物净灌溉定额为；作物净灌溉定额为M M。显然。显然A1A1、A2A2、A3A3、A4A4之和即为全灌区总灌溉面积。实践上各灌溉面积所之和即为全灌区总灌溉面积。实践上各灌溉面积所引的毛水量引的毛水量W W为为: :W= A1MW= A1M总总斗斗农农田田A

34、2MA2M总总支支斗斗农农田田A3MA3M总总干干斗斗农农田田A4MA4M总总干干支支斗斗农农田田实践灌溉水利用系数为：实践灌溉水利用系数为：水水= M= MA1A1A2A2A3A3A4A4W WMAMAA1MA1M总总斗斗农农田田A2MA2M总总支支斗斗农农田田A3MA3M总总干干斗斗农农田田A4MA4M总总干干支支斗斗农农田田A AA1A11 1A2A22 2A3A33 3A4A44 4=1=1k1k11 1k2k22 2k3k33 3k4k44 4即，普通地，有越级输水时灌溉水利用系数为：即，普通地，有越级输水时灌溉水利用系数为： 水水=1/=1/ki/iki/i 4-14-1式中：式中

35、：i i为对应于不同越级方式取水控制面积为对应于不同越级方式取水控制面积AiAi的灌溉的灌溉水利用系数；水利用系数；kiki为为AiAi占总面积的权重。占总面积的权重。 如某灌区存在渠道越级输水问题。渠系组成类如某灌区存在渠道越级输水问题。渠系组成类型就有型就有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。 续上表续上表 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

36、，没有思索越级输水问题是主要的人为缘由之一。没有思索越级输水问题是主要的人为缘由之一。续上表续上表(2) (2) 渠道布置方式的修正渠道布置方式的修正 图图4-1 等效并联渠道布置等效并联渠道布置图图4-2 非等效并联渠道非等效并联渠道 串联渠道是指干、支、斗、农四级渠道首尾依次相接，串联渠道是指干、支、斗、农四级渠道首尾依次相接，中间又无分流的灌溉渠系。串联渠道的渠系水利用系数中间又无分流的灌溉渠系。串联渠道的渠系水利用系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。 并联渠道为几条下级渠道均由同一条上级渠道供水的并联渠道为几条下级渠道均由同一条上级渠道供水的

37、组合渠道。普通灌溉面积较大的灌区，干、支渠多采用组合渠道。普通灌溉面积较大的灌区，干、支渠多采用续灌，斗、农渠采用轮灌。干、支渠的联接方式通常为续灌，斗、农渠采用轮灌。干、支渠的联接方式通常为非等效并联渠系，而支渠控制的假设干斗、农渠为等效非等效并联渠系，而支渠控制的假设干斗、农渠为等效并联渠系运转方式。等效并联的渠系水利用系数计算式并联渠系运转方式。等效并联的渠系水利用系数计算式符合各级渠道水利用系数连乘的计算方式。符合各级渠道水利用系数连乘的计算方式。 设上级渠道计算参数用下标设上级渠道计算参数用下标i表示，下级渠道计算参数表示，下级渠道计算参数用下标用下标j表示，并分别用下标表示，并分别

38、用下标g和和n表示渠道的毛流量和净流表示渠道的毛流量和净流量。在非等效并联渠道中，同级渠道的渠道水利用系数不量。在非等效并联渠道中，同级渠道的渠道水利用系数不相等，流量也不一样。由渠系水利用系数定义知：相等，流量也不一样。由渠系水利用系数定义知：渠系渠系=Qjkn/Qi1g k=1,2,3,4 ，由于，由于 Qjkn=jkQjkg, 那么那么:渠系渠系=Qjkn/Qi1g=(jkQjkg)/Qi1g =Qjkg/ Qi1g(jkQjkg)/ Qjkg =i(djjk) (k=1,2,3,4) 式中，式中，渠系为二级渠系的渠系水利用系数；渠系为二级渠系的渠系水利用系数；dj=Qjkg/ Qjkg

39、，为下级第，为下级第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为第为第j条渠道的渠道水利用系数。条渠道的渠道水利用系数。 普通地，假设渠道为普通地，假设渠道为m段非等效并联，那么渠道水利段非等效并联，那么渠道水利用系数计算式为：用系数计算式为：渠道渠道=(djjk) (k=1,2, m) .(3) (3) 灌溉渗漏水反复利用的修正灌溉渗漏水反复利用的修正 思索到水的反复利用的灌溉水利用系数是指作物整个生育期进入作思索到水的反复利用的灌溉水利用系数是指作物整个生育期进入作物根系层的灌溉水资源量占

40、渠首从水源引入量的百分数。用公式表物根系层的灌溉水资源量占渠首从水源引入量的百分数。用公式表示为示为: :水水=W=W净净W W总总1 1W W总为作物生育期从水源引入的水量之和；总为作物生育期从水源引入的水量之和；W W净为作物生育期进入作净为作物生育期进入作物根系层的水量物根系层的水量, ,包括各次灌水直接进入作物根系层的水量包括各次灌水直接进入作物根系层的水量W1,W1,渠道渠道渗漏后经机井抽水灌溉补充给作物根系层的水量渗漏后经机井抽水灌溉补充给作物根系层的水量W2,W2,渗入作物根系渗入作物根系层以下又上升到作物根系层的水量层以下又上升到作物根系层的水量W3W3和作物根系层吸收的根系层

41、以和作物根系层吸收的根系层以下的水量下的水量W4,W4,即：即：W W净净=W1=W1W2W2W3W3W4W4W1W1W0W02 2式中：式中：W0W0为灌溉水的反复利用量，即除各次引水灌溉直接进入作物为灌溉水的反复利用量，即除各次引水灌溉直接进入作物根系层的水量以外被作物利用的灌溉水资源量。根系层的水量以外被作物利用的灌溉水资源量。 那么那么: : 水水=W=W净净W W总总W1W1W0W0W W总总0 03 3为普通概念下作物生育期内的灌溉水利用系数；为普通概念下作物生育期内的灌溉水利用系数； 0 0为作物生育期内灌溉水的反复利用系数。为作物生育期内灌溉水的反复利用系数。作物生育期渠首从水

42、源引入灌区的总水量保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保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 1WD-WD-1 1WIWI W W总总- -1 1(1-(1-渠系渠系0) W0) W总总- -1 1(1-(1-田田0)0)W W总总- -1 1WDWD W W总总1 11 1(1-(1-渠系渠系0)0)W W总总1 1(1-(1-田田0)0) 1-1-1 1 (1- (1-渠系渠系0)0) W W总总1 11 1(1-(1-渠系渠系0)0)1 11 1(1-(1-田田0)0) W W总总渠系渠系0 0(1-(1-渠系渠系0)

43、0)田田0 0(1-(1-田田0)0)式中：式中：为渠系渗漏量的反复利用系数为渠系渗漏量的反复利用系数, ,可经过实验确定；可经过实验确定；WIWI为灌溉引起的为灌溉引起的田间深层渗漏量；田间深层渗漏量；为大田深层渗漏量反复利用系数为大田深层渗漏量反复利用系数, ,可经过大田实验确定；可经过大田实验确定；WDWD为渠系渗漏量。为渠系渗漏量。 那么那么, ,修正后的灌溉水有效利用系数为：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为没有思索渠系输水损失量反复利用时的渠系水利

44、用系数；为没有思索渠系输水损失量反复利用时的渠系水利用系数； 田田0 0为没有思索田间深层渗漏水反复利用时的田间水利用系数；为没有思索田间深层渗漏水反复利用时的田间水利用系数；渠系为思索渠系输水损失量反复利用时的渠系水有效利用系数；渠系为思索渠系输水损失量反复利用时的渠系水有效利用系数；田为思索田间深层渗漏水反复利用时的田间水利用系数。田为思索田间深层渗漏水反复利用时的田间水利用系数。在获得了渠系输水损失量的反复利用系数在获得了渠系输水损失量的反复利用系数和田间渗漏水的反复利用和田间渗漏水的反复利用系数系数后后, ,即可利用式即可利用式4 4计算出思索灌溉水资源反复利用时的灌溉水有计算出思索灌

45、溉水资源反复利用时的灌溉水有效利用系数。效利用系数。 (4) 丈量计算步骤丈量计算步骤(1)(1)确定灌区丈量渠道的数量、丈量方法、典型渠段；确定灌区丈量渠道的数量、丈量方法、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，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

46、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展对比分析。利用首尾法计算灌溉水利用系数并进展对比分析。表表1 1 典型渠道典型渠道k1 k1 、k2 k2 、k3k3计算表计算表渠道渠道类型类型Q0Qek1B BBk2L1L1Lk3(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 表表2 2 渠道单位长度的输水损失率计

47、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wiw ww损失损失典典段段L L典渠典渠段段渠渠道道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 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 渠道类型渠道类型渠渠道道1 1W W首首ww首首dj渠渠道道2 2防渗率防渗率渠渠道道(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 表表4 4田间水利用系数计算表田间水利用系数计算表 作

48、物作物mi(m3/亩亩)Ai(万亩万亩)mi AiW农净农净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=mi Ai=mi AiWW农净农净i i 表表5 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 iki ki ki/ki/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 ki/ki/渠渠i i 渠渠=1/=1/ki/ki/ 渠渠i i 水水 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

49、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 水首尾水首尾法法 水综合水综合法法 5、灌溉水利用系数测定方法运用实例、灌溉水利用系数测定方法运用实例 以河套灌区为例以河套灌区为例(1)河套灌区实测根本情况河套灌区实测根本情况q河套灌区主要灌溉系统为黄河一首制引水，七级渠系布设，河套灌区主要灌溉系统为黄河一首制引水，七级渠系布设，即总干渠即总干渠1 1条，干渠条，干渠1212条，分干渠条，分干渠4848条，支渠条，支渠202202条，斗农毛条，斗农毛渠渠7.47

50、.4万多条。万多条。q现灌溉面积现灌溉面积877877万亩。灌区工程老化景象普遍，配套程度差。万亩。灌区工程老化景象普遍，配套程度差。存在越级输配水。存在越级输配水。q典型渠道选择：干渠典型渠道选择：干渠2 2条，分干渠条，分干渠2 2条，支、斗、农渠各条，支、斗、农渠各3 3条，条，毛渠毛渠2 2条。条。q反复完成反复完成7 7次丈量；计算时段水量采用延续实测流量过程线次丈量；计算时段水量采用延续实测流量过程线法推求。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。 (2)河套灌区渠道水利用系数计算河套灌区渠道水利用系数计算表表 渠道类型渠道类型W首

51、首W尾尾k1wiW渠渠 w损失损失典段典段(%)L典渠典渠段段典渠段典渠段(%)典渠典渠道道(%)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 6.3338.77612.50.7020.60059.98 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

52、 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 续上续上 表表 水量：万水量：万m3，长度：，长度：km 机缘东支机缘东支渠渠4.268 1.0821.252.45400.732 17.1514.63.7282.3376.460.151 0.849机缘西支机缘西支渠渠9.893.241.334.490.321.8

53、418.60592.0671.376.460.089 0.911右六支渠右六支渠8.653.521.414.0901.0412.0233.53.4352.4176.460.156 0.844机东一斗机东一斗渠渠0.646 0.5451.84000.101 15.6351.0914.344 13.2221.960.259 0.741机东二斗机东二斗渠渠0.646 0.5911.91000.0558.5141.286.6526.3681.960.125 0.875 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

54、.960.125 0.875机东二斗机东二斗二农渠二农渠0.008 0.0081.96000.0003 3.7970.675.6685.5600.990.055 0.945机东二斗机东二斗西农渠西农渠0.062 0.0591.95000.0034.8390.657.4447.2640.990.072 0.928东圪卜农东圪卜农渠渠0.701.000.6100.0912.8570.718.3679.1840.990.091 0.909二农三毛二农三毛渠渠0.0110.011.91000.0019.0910.3823.923 22.8360.420.096 0.904乌兰毛渠乌兰毛渠0.08201

55、.000.07300.009 10.9760.4623.860 11.9300.420.050 0.950续上续上 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，渠道类型 渠道1 W首 w首 dj 渠道2 防渗率 渠道 (1) (2) （3） (4) (5) (6) （7） (8) 总干渠 0.840 1067 1067 1 0.84 0.84 乌拉河干渠 0.640 72.16 0.642 通济干渠 0.744 40.32 112.48 0.358 0.678 0.678 沙壕分干渠 0.672 19.89 0.585 和胜分干渠 0.835 14.11 34.00 0.415 0.740 0.740 机缘东支渠 0.849 4.268 0.187 机缘西支渠 0.911 9.89 0.434 右六支渠 0.844 8.65 22.81 0.379 0.874 0.874 水量：万水量：万m3，续上续上 表表渠道类型 渠道1 W首 w首 dj 渠道 2 防渗率 渠道 (1) (2) （3） (4) (5) (6) （7） (8) 机东一斗渠 0.741 0.646 0.500