南水北調(diào)中線一期工程總干渠輸水損失變化規(guī)律

馮志勇，李立群，吳永妍，黃會(huì)勇，王磊

(1.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司水利規(guī)劃院，武漢 430010；2.南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，北京 100038)

長(zhǎng)距離調(diào)水工程輸水損失是水量計(jì)量、水量調(diào)度計(jì)劃編制的關(guān)鍵參數(shù)[1-3]。研究確定輸水工程輸水損失，對(duì)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)度、確保供水安全、提高調(diào)度管理水平具有重要意義[4-5]。

滲漏被認(rèn)為是造成渠道輸水損失的主要原因之一。目前計(jì)算渠道滲漏的方法主要有現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[6]、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚7]和數(shù)值模擬[8-9]等3類，其中經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ退鑵?shù)較少，使用較為簡(jiǎn)便，得到了廣泛的應(yīng)用[10-15]，如《灌溉規(guī)劃規(guī)范》(GB/T 50509—2009)[10]推薦采用考斯加可夫公式計(jì)算渠道滲漏損失，該公式考慮了防滲措施和地下水頂托對(duì)渠道滲漏損失的影響。謝崇寶等[12]將隨機(jī)理論引入渠道滲漏計(jì)算中，建立了渠道滲漏損失隨機(jī)模型，分析了某大型引黃灌區(qū)不同輪灌組對(duì)滲漏損失的影響。肖雪等[13]以新疆伊犁喀什河下游灌區(qū)為例，評(píng)估了幾種常見的渠道滲漏損失公式的計(jì)算精度。廖相成等[14]考慮了輸水過(guò)程中渠床土壤濕潤(rùn)程度變化，建立了渠道滲漏損失動(dòng)態(tài)計(jì)算模型，驗(yàn)證結(jié)果顯示，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)計(jì)算輸水損失更為合理。已有研究從影響渠道滲漏的不同因素出發(fā)，提供了確定渠道輸水損失的經(jīng)驗(yàn)方法，這對(duì)于調(diào)水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段是適用的。然而在工程實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，受蒸發(fā)、降雨等氣候條件變化和地下水入滲等工程條件變化等多個(gè)因素影響，渠道輸水損失多呈現(xiàn)出較為明顯的時(shí)空變化過(guò)程，尤其對(duì)于長(zhǎng)距離大型調(diào)水工程[16-17]。

南水北調(diào)中線一期工程自2014年12月正式通水以來(lái)，北調(diào)水量不斷增加，截至2021年11月累計(jì)調(diào)水超430億m3，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面發(fā)揮了重要作用。中線工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段提出陶岔渠首至北京團(tuán)城湖的水利用系數(shù)為0.84[18]。實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，總干渠實(shí)際輸水損失和規(guī)劃設(shè)計(jì)值存在一定差異，因此有必要研究中線總干渠輸水損失變化規(guī)律，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)度和后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

以南水北調(diào)中線一期工程為例，基于工程實(shí)際運(yùn)行觀測(cè)資料，采用水量平衡原理計(jì)算中線總干渠典型渠段不同時(shí)段輸水損失，分析其變化規(guī)律，研究不同渠道滲漏經(jīng)驗(yàn)公式的適用性，并初步分析中線總干渠輸水損失變化的主要影響因素。

1 計(jì)算方法

1.1 水量平衡法

根據(jù)水量平衡原理，計(jì)算渠段某一時(shí)段的輸水損失

(1)

式中：SL為研究時(shí)段內(nèi)渠段輸水漏損流量，m3/s；Δt為研究時(shí)段時(shí)長(zhǎng)，s；Qin、Qout分別為渠段入渠流量和出渠流量，m3/s；Qfen和Qtui分別為研究時(shí)段內(nèi)渠段分水流量和退水流量，m3/s；V1和V2分別為研究時(shí)段初始和終止時(shí)刻渠段蓄水體積，m3，根據(jù)實(shí)測(cè)水位采用分段求和法計(jì)算得到。用輸水漏損流量除以入渠流量，可得無(wú)量綱化參數(shù)輸水損失率為

(2)

1.2 經(jīng)驗(yàn)公式法

渠道輸水損失與渠底土壤性質(zhì)、渠道防滲措施和渠道輸水條件等因素有關(guān)[19]。現(xiàn)行的經(jīng)驗(yàn)公式主要有以下4種[20]：

Davison-Wilson公式：

(3)

式中：Pw為濕周，m；L是渠道長(zhǎng)度，m；u為渠道流速，m3/s；Hw為渠道水深，m；C1是計(jì)算參數(shù)，取值與渠道襯砌類別有關(guān)。

莫里茲公式：

(4)

式中：Q為渠道流量，m3/s；C2是與土壤類型有關(guān)的計(jì)算參數(shù)；其他符號(hào)含義同前。

Molesworth公式：

(5)

式中：A為渠道過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m3/s；B為渠段水面寬度，m；C3是與土壤特性有關(guān)的系數(shù)；其他符號(hào)含義同前。

考斯加可夫公式：

SL=1×10-5aLQ1-m

(6)

式中：a和m分別為渠床土壤透水系數(shù)和透水指數(shù)；其他符號(hào)含義同前。當(dāng)考慮地下水頂托和渠道襯砌防滲影響后，式(6)表示為

SL=1×10-5rβaLQ1-m

(7)

式中：r為地下水頂托修正系數(shù)；β為防滲折減系數(shù)。

2 研究范圍及數(shù)據(jù)選取

2.1 典型渠段選擇

南水北調(diào)中線工程共布置有63個(gè)節(jié)制閘，將總干渠劃分為64個(gè)渠段，不同渠段的設(shè)計(jì)參數(shù)和布置型式具有一定的相似性，因此可選擇典型渠段開展輸水損失研究。為排除退水流量計(jì)算誤差對(duì)輸水損失計(jì)算的影響，首先在黃河以南和黃河以北選擇無(wú)退水閘分布渠段，分別為玉帶河—北汝河渠段和北易水—墳莊河渠段。此外，中線一期工程年度水量調(diào)度計(jì)劃及水量調(diào)度時(shí)，以陶岔渠首、刁河渡槽進(jìn)口、草墩河渡槽進(jìn)口及崗頭隧洞進(jìn)口作為主要控制斷面，因此，選擇刁河—湍河、黃金河—草墩河、蒲陽(yáng)河—崗頭渠段作為典型渠段。結(jié)合分布位置和工程特性，選擇牤牛河—沁河渠段作為典型渠段以全面分析總干渠沿線不同區(qū)域輸水損失變化。6個(gè)典型渠段的分布位置見圖1，對(duì)應(yīng)渠段工程參數(shù)見表1。

圖1 南水北調(diào)中線工程典型渠段分布Fig.1 Distribution of typical canal sections in the Middle Route of South-to-North Water Transfer Project

表1 南水北調(diào)中線工程典型渠段工程參數(shù)Tab.1 Characteristics of typical canal sections of MR-SNWTP

2.2 數(shù)據(jù)選取

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性是采用水量平衡法計(jì)算渠段輸水損失的關(guān)鍵。研究收集了2018年1月—2021年4月南水北調(diào)中線總干渠典型渠段首尾節(jié)制閘每2 h的過(guò)閘流量、閘前水位、閘后水位數(shù)據(jù)，以及沿線各分、退水口門流量數(shù)據(jù)，并對(duì)流量和水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，剔除因斷電等造成的監(jiān)測(cè)值跳變。同時(shí)根據(jù)已有率定成果[21]對(duì)中線節(jié)制閘過(guò)閘流量進(jìn)行修正，以減少測(cè)流誤差對(duì)渠段輸水損失計(jì)算的影響。由于中線總干渠沿線退水閘缺少長(zhǎng)序列流量監(jiān)測(cè)資料，其流量過(guò)程采用過(guò)閘流量公式計(jì)算。典型渠段2018—2021年運(yùn)行參數(shù)見表2。

表2 2018—2021年南水北調(diào)中線工程典型渠段運(yùn)行參數(shù)Tab.2 Operating parameters of typical canal sections of MR-SNWTP from 2018 to 2021

3 計(jì)算結(jié)果

3.1 輸水損失時(shí)空變化規(guī)律

基于運(yùn)行觀測(cè)資料，計(jì)算南水北調(diào)中線工程各典型渠段不同時(shí)段內(nèi)的輸水損失。計(jì)算結(jié)果表明，不同時(shí)間尺度下的渠段輸水損失計(jì)算結(jié)果差異較大，渠段輸水損失存在明顯時(shí)空變化見圖2。

圖2 南水北調(diào)中線典型渠段年均輸水損失變化Fig.2 Variation in annual average water loss in typical canal sections of MR-SNWTP

從年均輸水損失大小來(lái)看:黃河以南黃金河—草墩河渠段2018—2020年年均輸水損失均大于0，平均輸水漏損流量為3.17 m3/s，對(duì)應(yīng)輸水損失率為0.71%～1.93%；黃河以北蒲陽(yáng)河—崗頭渠段2018—2020年年均輸水損失均大于0，由于入渠流量規(guī)模小于黃金河—草墩河渠段，平均輸水漏損流量較小，為0.91 m3/s，但輸水損失率與黃金河—草墩河渠段接近，為0.70%～1.56%;刁河—湍河和牤牛河—沁河渠段2018—2020年年均輸水損失有正有負(fù)，平均輸水漏損流量接近，分別為0.51 m3/s和0.65 m3/s，但由于刁河—湍河渠段入渠流量規(guī)模較大，其平均輸水損失率僅為0.18%，小于牤牛河—沁河渠段的0.6%;北易水—墳莊河渠段輸水損失較小，2018—2020年年均輸水漏損流量的平均值僅為0.05 m3/s，對(duì)應(yīng)輸水損失率為0.12%;玉帶河—北汝河渠段2018—2020年年均輸水損失以負(fù)為主，平均輸水漏損流量為-0.66 m3/s,對(duì)應(yīng)輸水損失為-0.31%。

從年均輸水損失變化來(lái)看:2018—2020年刁河—湍河和黃金河—草墩河渠段年均輸水漏損流量表現(xiàn)出逐漸增加態(tài)勢(shì)，分別從2018年的-1.41 m3/s和1.36 m3/s逐漸增加至2020年的2.25 m3/s和4.51 m3/s；而玉帶河—北汝河和牤牛河—沁河渠段年均輸水損失則表現(xiàn)出逐年減小的態(tài)勢(shì)，年均輸水漏損流量分別從0.15 m3/s和2.22 m3/s減小至-1.41 m3/s和-2.05 m3/s;蒲陽(yáng)河—崗頭渠段2018—2020年年均輸水漏損流量先減小后增加；北易水—墳莊河渠段2018—2020年年均輸水漏損流量呈逐漸減小趨勢(shì)。受年際間入渠流量變化影響，2018—2020年黃金河—草墩河渠段輸水損失率的變化過(guò)程有別于輸水漏損流量，表現(xiàn)為2020年輸水損失率小于2019年結(jié)果，其他渠段輸水損失率年際變化趨勢(shì)與輸水漏損流量一致。

2018—2020年不同典型渠段的月均輸水損失變化也存在差異,詳見圖3。黃河以南渠段月均輸水漏損流量變化整體大于黃河以北渠段，但兩者月均輸水損失率的變化幅度基本相當(dāng)，表明渠段輸水漏損流量與入渠流量規(guī)模有關(guān)，即入渠流量越大，渠段輸水漏損流量越大。黃河以南玉帶河—北汝河渠段2018—2020年月均輸水損失呈明顯季節(jié)性變化，7—10月月均輸水漏損流量的平均值為-2.27 m3/s，其余月份輸水漏損流量的平均值為0.14 m3/s。該渠段月均輸水損失率變化幅度較月均輸水漏損流量變化幅度小，但也表現(xiàn)出汛期輸水損失明顯小于其余月份輸水損失的特點(diǎn)。黃金河—草墩河渠段2018—2020年月均輸水漏損流量較大，最大月均輸水漏損流量為9月的4.91 m3/s，對(duì)應(yīng)輸水損失率也最大，為1.98%。

圖3 南水北調(diào)中線典型渠段月均輸水損失變化Fig.3 Variation in monthly average water loss in typical canal sections of MR-SNWTP

黃河以北牤牛河—沁河渠段月均輸水損失變化較大，表現(xiàn)為2018—2020年1—4月月均輸水漏損流量明顯大于其余月份。蒲陽(yáng)河—崗頭渠段和北易水—墳莊河渠段月均輸水漏損流量的變化幅度均較小，分別為0.45～1.58 m3/s和-0.68～0.52 m3/s。由于入渠流量規(guī)模較小，當(dāng)轉(zhuǎn)換為輸水損失率時(shí)，兩個(gè)渠段的輸水損失變幅明顯增加。

基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)序列，計(jì)算各典型渠段2018年1月—2021年4月逐日輸水漏損流量。采用db 4小波對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行6層小波分解，對(duì)第6層低頻系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)，得到典型渠段輸水漏損流量的主要變化過(guò)程，見圖4。不同渠段的逐日輸水漏損流量變化存在明顯差異。刁河—湍河渠段2018—2021年逐日輸水漏損流量整體表現(xiàn)出逐漸增加的態(tài)勢(shì)(p<0.01)。黃金河—草墩河渠段逐日輸水漏損流量在2019年5月前在1.3 m3/s附近波動(dòng)，隨后快速增加，在2019年9月達(dá)到最大，后波動(dòng)減小至2019年5月前水平。玉帶河—北汝河渠段逐日輸水漏損流量在2018年4—6月、2018年9—12月、2019年6—12月和2020年3—12月這4個(gè)時(shí)段內(nèi)變化較大，第1個(gè)時(shí)段內(nèi)輸水漏損流量先增大、后減小，后3個(gè)時(shí)段輸水漏損流量均表現(xiàn)出先減小、后增大的變化特點(diǎn)。

圖4 南水北調(diào)中線典型渠段逐日輸水損失變化Fig.4 Variation in daily average water loss in typical canal sections of MR-SNWTP

黃河以北渠段2018—2021年逐日輸水漏損流量變幅較黃河以南渠段相對(duì)較小，牤牛河—沁河和蒲陽(yáng)河—崗頭渠段逐日輸水漏損流量在2020年4月前變幅較小，平均值分別為1.91 m3/s和0.69 m3/s，隨后兩個(gè)渠段的輸水漏損流量發(fā)生較大變化，分別表現(xiàn)出減小和增加態(tài)勢(shì)。北易水—墳莊河渠段2018—2021年逐日輸水漏損流量變幅相對(duì)較小，但在2018年12月—2019年3月也發(fā)生較為明顯的波動(dòng)。

3.2 不同輸水損失計(jì)算方法對(duì)比分析

采用4種經(jīng)驗(yàn)公式，分別計(jì)算中線總干渠典型渠段的輸水漏損流量。根據(jù)典型渠段工程特性，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，式(3)、式(4)、式(5)中的計(jì)算參數(shù)C1、C2、C3分別取值為1、0.34、0.001 5[20]。南水北調(diào)中線總干渠沿線地質(zhì)條件差異較大，為簡(jiǎn)便起見，認(rèn)為沿線渠床土質(zhì)為重黏壤土，式(7)中的渠床土壤透水系數(shù)和透水指數(shù)分別取1.30和0.35[10]，同時(shí)考慮防滲和地下水頂托對(duì)輸水損失的影響，式(7)中的防滲折減系數(shù)和地下水頂托修正系數(shù)分別取0.1和0.5[10]，其他計(jì)算參數(shù)如水深、濕周、過(guò)水?dāng)嗝婷娣e等根據(jù)渠道運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和工程設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算得到。采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到的6個(gè)典型渠段的輸水漏損流量與采用水量平衡法計(jì)算得到的輸水漏損流量的對(duì)比結(jié)果見表3。

表3 經(jīng)驗(yàn)公式與水量平衡法計(jì)算的渠道輸水漏損流量對(duì)比Tab.3 Comparison between calculated water loss by using empirical canal water loss formula and calculated results derived from the principle of water balance 單位：m3/s

不同方法計(jì)算得到的渠段輸水漏損流量差異較大?？紤]了流速或流量等水力因素變化影響的Davison-Wilson公式、莫里茲公式和Molesworth公式計(jì)算得到的渠段輸水損失隨時(shí)空變化，輸水漏損流量方差在0.01～0.44 m3/s。其中:Molesworth公式由于未考慮渠道防滲措施對(duì)輸水損失的折減效應(yīng)，計(jì)算得到的6個(gè)典型渠段輸水漏損流量均值和變幅均較其他3種經(jīng)驗(yàn)方法結(jié)果明顯偏大;Davison-Wilson公式計(jì)算得到的輸水漏損流量均值在部分渠段與采用水量平衡法得到的結(jié)果接近，如牤牛河—沁河渠段和北易水—墳莊河渠段，但計(jì)算變幅明顯小于水量平衡法計(jì)算結(jié)果;考斯加可夫公式由于未考慮水力因素變化對(duì)輸水損失的影響，各典型渠段計(jì)算的輸水漏損流量為恒定值，盡管在刁河—湍河渠段與水量平衡法結(jié)果一致，但該公式無(wú)法反映渠段輸水損失隨時(shí)間的變化過(guò)程。

采用水量平衡法計(jì)算得到的渠段輸水損失是考慮了蒸發(fā)、滲漏、降雨等多種因素影響的廣義輸水損失，這與基于滲漏理論推導(dǎo)得到的渠段輸水損失經(jīng)驗(yàn)公式明顯不同，這是導(dǎo)致水量平衡法結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)果差異較大的主要原因。此外，已有渠道滲漏經(jīng)驗(yàn)公式中的計(jì)算參數(shù)是根據(jù)特定環(huán)境下的實(shí)測(cè)滲漏損失率定得到的，參數(shù)有一定適用范圍。當(dāng)輸水工程渠段內(nèi)水深、流速、流量等運(yùn)行環(huán)境條件與初始條件差異較大時(shí)，采用經(jīng)驗(yàn)公式估算得到的輸水損失可能較真實(shí)情況出現(xiàn)明顯偏差。

3.3 輸水損失變化因素分析

上述計(jì)算結(jié)果顯示，黃河以南渠段輸水漏損流量大小和變幅均大于黃河以北渠段，但兩者輸水損失率間的差異較小，說(shuō)明渠段輸水漏損流量與入渠流量規(guī)模關(guān)系密切，入渠流量越大，渠段輸水漏損流量越大，入渠流量規(guī)模不同是導(dǎo)致中線總干渠輸水漏損流量沿程差異的重要原因。此外，計(jì)算結(jié)果還表明同一渠段不同時(shí)期的輸水損失也有明顯差異。鑒于中線總干渠采用混凝土襯砌，外加鋪設(shè)防滲土工膜進(jìn)行防滲處理，渠底滲透系數(shù)相對(duì)較小[22]，因此可能存在外部因素導(dǎo)致中線總干渠渠段輸水損失發(fā)生明顯時(shí)空變化。下面分別從自然條件、工程運(yùn)行條件變化和測(cè)流誤差等3方面來(lái)闡述外部因素對(duì)渠段輸水損失的影響。

3.3.1自然條件變化

南水北調(diào)中線工程總干渠輸水渠線全長(zhǎng)1 432 km，自南向北途經(jīng)豫、冀、京、津4省(直轄市)，沿線自然氣象條件復(fù)雜多變。Ma等[16]采用Penman蒸發(fā)模型模擬了蒸發(fā)影響下中線總干渠輸水損失變化，發(fā)現(xiàn)渠段輸水損失由北向南逐漸減少，黃河以北渠段輸水損失月際變化明顯小于以南渠段，這與本文采用水量平衡法計(jì)算得到的輸水漏損流量結(jié)果一致，說(shuō)明蒸發(fā)變化是導(dǎo)致南水北調(diào)中線渠段輸水損失變化的重要因素之一。

降雨通過(guò)坡面入?yún)R使得入渠流量增加，也是導(dǎo)致中線總干渠輸水損失變化的重要因素。玉帶河—北汝河渠段2018—2021年計(jì)算輸水漏損流量與鄰近寶豐氣象站降雨量的對(duì)比結(jié)果(圖5)顯示：2018年6—10月、2019年6—9月和2020年5—9月這3個(gè)汛期時(shí)段內(nèi)該渠段附近降雨量明顯偏大，對(duì)應(yīng)時(shí)段內(nèi)的計(jì)算輸水漏損流量基本小于0；而其余降雨量較小時(shí)段內(nèi)的計(jì)算輸水漏損流量基本大于0，說(shuō)明降雨量變化也會(huì)導(dǎo)致中線總干渠渠段輸水損失變化。此外，冰期凍融也是影響中線總干渠黃河以北渠段輸水損失的重要因素，這主要表現(xiàn)為北易水—墳莊河渠段2018年12月—2019年3月冰期計(jì)算輸水漏損流量發(fā)生較為明顯的波動(dòng)。

圖5 玉帶河—北汝河渠段2018—2021年逐日輸水損失與降雨量的關(guān)系Fig.5 The relationship between daily average water loss and precipitation in the canal section from Yudaihe to Beiruhe from 2018 to 2021

3.3.2工程運(yùn)行條件變化

渠道運(yùn)行水位或入渠流量變化通過(guò)改變渠段內(nèi)水體接觸面積，導(dǎo)致輸水損失發(fā)生變化。南水北調(diào)中線工程已穩(wěn)定運(yùn)行多年，渠段內(nèi)水深、濕周等水力條件總體變幅較小，但2020年4—6月實(shí)施了首次加大流量輸水試驗(yàn)，大流量輸水條件下渠段水力條件發(fā)生明顯變化，可能導(dǎo)致輸水損失相應(yīng)發(fā)生變化[23]。如黃金河—草墩河渠段2020年大流量輸水試驗(yàn)前的輸水漏損流量與入渠流量基本成正相關(guān)關(guān)系(R2=0.49，p<0.01)，而在大流量輸水試驗(yàn)期間，該渠段輸水漏損流量隨入渠流量快速增加(R2=0.54，p<0.01)(圖6)，表明大流量輸水試驗(yàn)等輸水工程運(yùn)行調(diào)度變化也可能造成渠段輸水漏損流量變化。此外，南水北調(diào)中線部分渠段邊坡地下水埋深較小，內(nèi)外壓力差可能導(dǎo)致地下水反滲進(jìn)入總干渠，也是導(dǎo)致中線渠段輸水損失隨時(shí)空變化的原因之一[24]。

圖6 黃金河—草墩河渠段大流量輸水試驗(yàn)前后計(jì)算輸水漏損流量與入渠流量的關(guān)系Fig.6 The relationship between calculated water loss and inlet discharge before and after the experiment of large discharge of water transfer in the canal section from Huangjinhe to Caodunhe

3.3.3測(cè)流誤差

實(shí)測(cè)流量、水位數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性直接影響采用水量平衡公式計(jì)算渠段輸水損失的精度。測(cè)流誤差的來(lái)源可以分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差，已有研究報(bào)告顯示中線總干渠各節(jié)制閘流量計(jì)均已經(jīng)過(guò)率定[21]，系統(tǒng)誤差較小，但偶然誤差難以避免，可能會(huì)對(duì)渠段輸水損失計(jì)算造成較大影響[25]。例如當(dāng)假定入渠、出渠流量實(shí)測(cè)值存在3%的偶然誤差時(shí)，基于蒙特卡洛模擬，采用水量平衡公式計(jì)算得到的2019年4月6日—7月15日北易水—墳莊河渠段的輸水漏損流量90%置信區(qū)間的變化范圍為-2.59～3.51 m3/s，與時(shí)段內(nèi)平均輸水漏損流量0.46 m3/s差異較大，因此在采用水量平衡法計(jì)算渠段輸水損失時(shí)，應(yīng)對(duì)多次計(jì)算結(jié)果進(jìn)行平滑處理，以消除偶然誤差對(duì)渠段輸水損失計(jì)算結(jié)果的影響。

4 結(jié) 論

采用水量平衡法計(jì)算南水北調(diào)中線工程典型渠段2018—2021年不同時(shí)段的輸水損失。計(jì)算結(jié)果顯示不同時(shí)間尺度下的渠段輸水損失計(jì)算結(jié)果差異較大，黃河以南渠段輸水漏損流量大小和變幅均大于黃河以北渠段，但兩者輸水損失率差異較小，表明入渠流量規(guī)模是影響渠段輸水漏損流量的重要因素。

采用4種輸水損失經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算了各典型渠段輸水漏損流量。計(jì)算結(jié)果表明經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果與水量平衡公式計(jì)算結(jié)果差異較大，這是因?yàn)樗科胶夤接?jì)算得到的輸水損失是輸水工程運(yùn)行期多種外部因素影響下的廣義輸水損失，僅考慮渠底滲漏的輸水損失經(jīng)驗(yàn)公式難以有效模擬其變化過(guò)程。

蒸發(fā)量變化、降雨、冰期凍融是導(dǎo)致南水北調(diào)中線總干渠輸水損失變化的重要外部因素。大流量輸水等工程運(yùn)行條件變化也會(huì)引起渠段輸水損失變化，而測(cè)流偶然誤差直接影響了渠道輸水損失的計(jì)算精度。