灌區(qū)水利用系數(shù)的具體測量方法探究

包喜本

(榆樹市水利勘測設(shè)計(jì)處,吉林 榆樹 130400)

1 渠系水利用系數(shù)

1.1 渠系水利用系數(shù)的影響因素

渠系水利用系數(shù)是指灌區(qū)末級(jí)固定渠道放出的總水量于渠首因進(jìn)水量的比值。渠道水利用系數(shù)的影響因素是多方面的，其中主要因素為渠道的防滲措施、土壤的透水性能、輸水流量和地下水水位。

(1)渠道的防滲措施

渠道防滲可以有效降低水的散失，對(duì)地下水位進(jìn)行掌握，使渠道水利用系數(shù)增加的有效方式?，F(xiàn)在，我們所使用的防滲辦法由 土料防滲，膜料以及砼防滲。依據(jù)相應(yīng)的材料的顯示，土料夯擊可使?jié)B流造成的流逝水減少45%。使用砼襯砌能夠?qū)B漏減少70%以及75%，塑料膜防滲可減少50%到90%的水分流逝。對(duì)各種形式的防滲辦法進(jìn)行靈活選擇，并掌握每種方法的防滲效果，是有助于判定數(shù)據(jù)測定手段的，有助于準(zhǔn)確測定最終結(jié)果。

(2)渠道土壤的透水性能

渠道的水運(yùn)輸效果和渠道的土壤組成和透水空隙有很直接關(guān)系。土壤的滲透性和土壤的密度和 成分相關(guān)。土壤可以分為壤土、粘土以及壤土三種土。砂土有細(xì)沙以及粗砂兩種成分，也包含極少量的粘粒以及粉砂。所以，往往顆粒很大，粘性差并且有大量空隙，所以容易滲水。所以這種土壤因?yàn)橄聺B造成的水損失在程度上很大而不具備很大的利用系數(shù)。粘土中的粘粒以及粉砂占絕大多數(shù)，因此質(zhì)量大而粘度很強(qiáng)。這當(dāng)中粉砂和細(xì)沙的含量和粘粒有一定類似，顆粒的大小和空隙的大小都比較合理。比砂土粘性大，而比粘土粘性小，渠道下滲量和水利用系數(shù)也保持在一個(gè)比較中間而平衡的位置。

(3)輸水流量與地下水水位

水的通行量越大就可帶來更大的移動(dòng)速度，進(jìn)而使水流時(shí)間控制在一定時(shí)間內(nèi)。流量滲透絕少造成很大的損失，水利用系數(shù)也相應(yīng)較大。反之說來，渠道水量大小值越少，流動(dòng)速度也會(huì)變慢，單位水流通時(shí)間增加，相對(duì)流量損失程度就會(huì)越大，相對(duì)利用系數(shù)也會(huì)變小。另外地下水位深淺程度和水渠利用系數(shù)之間有直接聯(lián)系，如果地下水水平線高則使渠系下方水飽和程度增加，有利于降低下滲。并在水利用系數(shù)值上有所增加。

1.2 渠系水利用系數(shù)測量的基本方法

(1)靜態(tài)測定法

《節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》對(duì)此法的要求為："應(yīng)選擇一段具有代表性的渠段，長度為50～100m，兩端堵死，渠道中間設(shè)置水位標(biāo)志，然后向渠中充水，觀測該渠段內(nèi)水位下降過程，根據(jù)水位的變化即可計(jì)算出損失水量和渠系水利用系數(shù)。"但是沒說到具體用于測定的程序和計(jì)算形式。上述方式選擇渠道長度上很短因此不可作為代表事例，并且對(duì)流量的變動(dòng)以及損失之間的相關(guān)未作討論。所以對(duì)斗渠和其他各級(jí)渠道進(jìn)行測定時(shí)最好另謀他法，不過，在渠道不長，流量不大的毛渠或者農(nóng)渠仍推薦使用靜態(tài)測定。

1.3 渠系水利用系數(shù)的測量

1.3.1 代表渠段的選擇

代表渠段選擇應(yīng)遵循如下基本原則：一是所選的典型渠道能代表整個(gè)灌區(qū)的同級(jí)渠道的平均水平，渠道的土質(zhì)、防滲措施、輸水流量的大小和工程完好率等指標(biāo)應(yīng)與全灌區(qū)該級(jí)渠道相接近。二是為減少工作量，可采取抽樣測量，但測渠應(yīng)有足夠的數(shù)量：對(duì)于大型灌區(qū)，總干渠1條，干渠不少于2條，支渠不少于2條，斗渠不少于3條，農(nóng)渠不少于4條；對(duì)于小型灌，干渠1條，支渠不少于2條，斗渠不少于2條，農(nóng)渠不少于3條。三是所選的渠段要有足夠的長度：流量小于1m3/s，長度不小于1km；流量小于1～10m3/s，長度不小于3km；流量小于1m3/s，長度不小于5km；流量小于10～30m3/s，長度不小于10km，在滿足上述條件的前提下，代表渠段的長度盡量接近灌區(qū)同級(jí)渠道的平均長度。

1.3.2 流量測驗(yàn)

距離不長而水量不大時(shí)，在水利用系數(shù)的計(jì)算上可能出現(xiàn)的最嚴(yán)重的問題是測量偏離造成的誤差。而影響系數(shù)值的判斷，因此，測量時(shí)必然要在精度上花很大功夫。總結(jié)說來對(duì)測驗(yàn)造成負(fù)面影響的因素有選擇斷面時(shí)的偏移，測量儀器的精確度，速度，深度，寬度測定時(shí)難以避免的誤差，為了不讓誤差產(chǎn)生質(zhì)的破壞，需要以下面幾項(xiàng)考慮。

(1)測流斷面：測流斷面首先在形狀的選擇上注意通順一致，并且地形和水流狀態(tài)平穩(wěn)，無轉(zhuǎn)彎和阻塞，回流等狀況如果斷面存在淤泥、雜草和垃圾時(shí)，需要合理整治，整治長度值通常需超過5倍于水面寬度，或用水泥板和木板等特別在斷面進(jìn)行襯砌。

(2)測流儀器:干渠和支渠流量和水深條件較好，LS25-1、LS-10型等常規(guī)流速儀的測定范圍即可滿足測深和測速的要求，因此干渠和支渠的流量測驗(yàn)可選用上述常規(guī)的儀器。斗渠和支渠的水深和流速均較小，采用常規(guī)的儀器無法施測或不能保證精度，宜采用專門測量低水位、小流速的ADV等新型儀器。流速儀應(yīng)選擇新的或使用時(shí)間短的，若使用兩臺(tái)流速儀同時(shí)測流，要進(jìn)行比測，作一致性修正。觀測農(nóng)渠流入水稻格田水量時(shí)，由于流量很小

水位變化較快，無法用流速儀測流，此時(shí)應(yīng)采用V型量水堰,通過觀測水位和時(shí)間的方法測量流入田間的水量。

(3)測量精度：測長和測寬最好用鋼尺量測，重復(fù)三次，取平均值。測深垂線按精密水道斷面要求布設(shè)，控制斷面地形轉(zhuǎn)折變化，水深要讀到毫米。測速垂線按精測法布設(shè)，測點(diǎn)按三點(diǎn)法和五點(diǎn)法，測流不低于100秒，測量的流速計(jì)至小數(shù)后三位，特別小時(shí)流速可計(jì)至小數(shù)后三位。流量成果計(jì)算到小數(shù)后四位。

(4)測次安排：在上述利用系數(shù)中，同一區(qū)段的防滲辦法使用與土壤成分的差異會(huì)給渠系系數(shù)造成相同的影響。這時(shí)渠系系數(shù)若想出現(xiàn)變化，主要是和渠道的運(yùn)作方式有直接關(guān)系，并受到水的流量，地下水多少等因素制約影響。自然也會(huì)被植物的需水狀態(tài)和降水的形式所影響。不同階段的渠道在流量以及水位上因?yàn)闀r(shí)間的變化顯示出明顯的差異性，所以，流量測驗(yàn)和灌溉期需要保持一致，依據(jù)灌溉制度的要求，對(duì)渠段進(jìn)行劃分，選擇有代表性者作為計(jì)量平均值。獲得相應(yīng)灌溉值。

2 田間水利用系數(shù)

2.1 田間水利用系數(shù)計(jì)算的基本方法

田間水利用系數(shù)凈灌水定額與末級(jí)固定渠道放出的單位面積灌水量的比值。對(duì)于稻田來說，灌區(qū)灌溉水可分為水田泡田期水稻生育期兩個(gè)階段，由于泡田期和生育期水田的灌水規(guī)律和耗水方式差異很大，因此應(yīng)分別測定田間水利用系數(shù)，采用水量加權(quán)的方法計(jì)算全灌區(qū)整個(gè)灌溉期的田間水利用系數(shù)。

2.3 田間水利用系數(shù)計(jì)算

用泡田期的凈灌溉定額除以泡田期的灌水量求得泡田期的田間水利用系數(shù)，將生育期的凈灌溉定額除以生育期的灌水量求得生育期的田間水利用系數(shù)，將其一并代入公式（18）后即可求得全灌溉期的田間水利用系數(shù)。按上述方法計(jì)算了七星農(nóng)場種子站灌區(qū)田間水利用系數(shù)，計(jì)算結(jié)果：泡田期田間水利用系數(shù)為0.93，生育期田間水利用系數(shù)為0.96，灌區(qū)整個(gè)灌水期的田間水利用系數(shù)為0.95。

3 灌溉水利用系數(shù)

這和灌區(qū)對(duì)水的使用程度和使用水平有關(guān)，此數(shù)值的計(jì)算可以用田間水利用系數(shù)和渠系系數(shù)相乘得到。根據(jù)上述公式可看出，水沒有充分利用的重要原因是大部分水都在渠道流通過程中散失。所以，增強(qiáng)灌區(qū)的滲流控制，提高渠道水利用率是必要的，應(yīng)從管理做起，以水源的持續(xù)利用作為重要理念依據(jù)。本文認(rèn)真說明了灌溉系數(shù)這個(gè)能對(duì)工程質(zhì)量和灌溉方法，用水充分程度有直接意義的指標(biāo)的測量手段分類說明。講解幾種易懂而容易操作的方法，有利于相關(guān)人士在未來的工作中對(duì)此種工作的參考使用。

[1]陳俊,邱洋,李石.灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測定與分析，2012.

[2]郭相平.通過灌溉田間取水口測量流量1992.