柴河灌区渠道水利用系数计算_于斌.pdf

85 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 （第 50 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.50）柴河灌区渠道水利用系数计算于 斌（辽宁省葫芦岛市兴城市水利事务服务中心，辽宁 葫芦岛 125100）摘 要：为了科学地评价大型灌区的节水效果之前和之后的效果，分析柴河灌区渠道水利用系数，实现流域水资源账户的真实核算，掌握和调整农业用水实现水资源的有效利用,指导渠道的选择大型改造项目的最终形式和发展节水灌溉项目在未来,因此，有必要对河道水的利用系数进行测量。关键词：干渠；支渠；引水特性；渠道水利用系数；柴河灌区 中图分类号：S274.4 文献标识码：B文章编号:1007-7596（2022）12-0085-03 收稿日期 2022-11-15 作者简介 于斌（1 9 8 6），男，辽宁兴城人，工程师，研究方向为农田水利工程（农村饮水安全）等。灌区概况铁岭市位于松辽平原南部，地势为东部较高西部较低、北部高南部低，以 102 国道为界，分为东部低山丘和西部辽河低山丘冲积平原。东边的哈达岭是长白山分枝，包括开原市、铁岭县、昌图县的东部和清河区、开发区、西丰县的全部。面积约为 6800km2，占铁岭总面积的 52%。该区的特点是区域内峰峦起伏，山势相对陡峻，海拔高度在500 800m 之间，区内林木繁茂，植被较好，森林里有丰富的植物物种，大约有 1000 种，柴河灌区始建于 1959 年，位于辽河南岸、柴河下游，是柴河水库的主要配套灌区之一，柴河灌区渠首位于铁岭市银州区龙山乡柴河沿村，流经银州区龙山乡、铁岭县凡河镇等 17 个行政村。干渠总长度为 15.9km，设计灌溉面积为 0.34 万 hm2，实际灌溉面积为 0.24 万 hm2。2 灌区特性2.1 降水柴河年平均降水量为 550 750mm，从西南向东北递增。全年降水分布不均匀，暴雨主要集中在7、8 月。降水约占年降水量的 70%80%。且七、八两个月受高空槽、低压冷锋、台风等天气系统的影响，常有强暴雨产生。由于时间和地区的降水分布不均,干旱和洪水每年都不同程度的发生。柴河灌区5-9月份多年平均降水量为561.1mm，2020年5-9月份降水量为 305.8 mm，较多年平均少 45.5，降水特性见表。表 柴河灌区各月降水量频率对照表月份CvCs/Cv多年平均20%50%75%2006 年与多年平均比较（%）备注50.513.054.874.047.934.323.9-56.4枯水60.613.098.2136.481.155.087.2-11.2平水70.473.0182.6243.0 163.1 119.679.9-56.2枯水80.653.0157.5220.8 126.684.365.7-58.3枯水90.643.067.894.954.936.749.1-27.6枯水2.2 蒸发柴河灌区 5-9 月多年平均与 2020 年 5-9 月蒸发量比较详见表 2。表 柴河灌区蒸发量对照表月 份5 月 6 月7 月8 月9 月多年平均134.0119.3102.289.781.52020 年114.985.791.583.471.3DOI:10.14122/ki.hskj.2022.12.026 86 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 （第 50 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.50）2.3 灌区引水特性柴河灌区上游为柴河水库，柴河水库还原后多年平均径流量为 2.816 亿 m3、径流深为 207.8 mm。灌溉期柴河水库放水入柴河，柴河灌区从柴河引水。灌区渠首为柴河拦河溢流坝，进水闸为两孔电动闸门，单孔净宽 1.5m。渠首干渠为梯形，底宽12m，坡比为 1:1.5 设计引水流量 13.3m3/s，实际过水能力为 14.0m3/s。在泡田、插秧及生长各时期根据需要进行调节进水，引水不足时利用地下水补充。设计灌溉定额为1.2万 m2/hm2，实际灌溉定额为1.53万 m2/hm2。3 渠道水利用系数测定3.1 代表渠段的选取根据该灌区实际情况，在干、支、斗渠上分别选择用于流量测验的渠道。3.1.1 干渠干渠选择一段做为测验断面，距离渠首 100m左右，整个测验渠段长度 965m，中间无取水口，渠道为壤土，无衬砌。3.1.2 支渠选择距渠首约 8800m 的 4 号支渠做为测验渠道。测验渠段上断面距干渠距离约为 200m，顺直长 160m，中间无分流，渠道为壤土，无衬砌。3.1.3 斗渠在 4 号支渠上选择两个斗渠做为测验渠段，1 号斗渠位置在 4 号支渠测验渠段下断面以下 30m左右，测验渠段长 200m，渠道为壤土，无衬砌；2号斗渠位置在 1 号斗渠以下 300m 左右，测验渠段长 128m，渠道为壤土，无衬砌。3.2 监测时间及次数3.2.1 干渠从 6 月 2 日至 6 月 9 日进行了上下渠段的 5 次流量对照测验，一般为先上断面后下断面或基本同步进行施测。3.2.2 支渠从 6 月 2 日至 6 月 8 日进行了上下渠段的 3 次流量对照测验，测验顺序为先上断面后下断面。3.2.3 斗渠从 6 月 2 日至 6 月 8 日对 1 号和 2 号斗渠分别进行了上下渠段各 3 次流量对照测验，测验顺序为先上断面后下断面。4 灌溉水利用系数的计算4.1 渠道水利用系数 渠道渠段=Q下/Q上 式中：渠段为渠道断面的渠道水利用系数；Q上、Q上 分别为渠道段的上断面和下断面的流量(m3/s)。其计算公式为：渠道=渠段L/L渠道=（Q下/Q上）L/L 4.1.1 干渠干渠共施测五组流量数据，渠道水利用系数计算如下：渠段 1=0.9827；渠段 2=0.9900；渠段 3=0.9938；渠段 4=0.9855；渠段 5=0.9718。渠段平均：渠段=(渠段1+渠段2+渠段3+渠段4+渠段5)/5=0.9848。干渠渠道利用系数分两段进行计算：渠首至一号支渠以前为一段，距离长2.4km，此段无支渠引水；一号支渠上游以下部分为一段，距离长 13.5km，此段共有 41 条支渠引水。第一段：干渠长度 2.4km，代表渠段长度0.965km,渠道 1=渠段L/L=0.98482.4/0.965=0.9626。第二段：干渠长度 13.5km，代表渠段长度0.965km,渠道 2=渠段L/L=0.984813.5/0.965=0.8071。干渠渠道水利用系数，渠道=渠道 1渠道 2=0.7769。4.1.2 支渠在支渠道测量了三组流量数据，计算结果如下：渠段 1=0.9888；渠段 2=0.8510；渠段 3=0.9648。渠段平均：渠段=(渠段 1+渠段 2+渠段 3)/3=0.9349。柴 河 灌 区 共 有 41 条 支 渠，支 渠 平 均 长度 1085m，代 表 渠 段 长 度 160m,渠 道=渠 段L/L=0.93491085/160=0.6336。4.1.3 斗渠两段斗渠分别施测三对流量数据，渠道水利用系数计算如下：1）1 号斗渠:渠段 1=0.8860；渠段 2=0.6691；渠段 3=0.7285。渠段平均 渠段=(渠段 1+渠段 2+渠段 3)/3=0.7612渠道平均长度采用 1 号斗渠长度 240m,代表渠 87 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 （第 50 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.50）段长度 200m,渠道=渠段L/L=0.7612240/200=0.7208。2）2 号斗渠:渠段 1=0.8516；渠段 2=0.9206；渠段 3=0.8842。渠段平均 渠段=(渠段 1+渠段 2+渠段 3)/3=0.8855，渠道平均长度采用 2 号斗渠长度 210m,代表渠段长度 128m,渠道=渠段L/L=0.8855210/128=0.8191。斗渠渠道平均利用系数：渠道=(渠道 1+渠 2)/2=0.7700。4.2 渠道布置形式的修正该灌区属于非等效并联渠道，所计算的渠道利用系数需进行修正，以支渠为例，每条斗渠所控制的面积被认为是相等的，而这片土地就在支渠的尾部，事实上，支渠上的斗渠分布是由上而下的。支渠的利用系数采用面积加权的方法1-3。即 支渠假 定 如 果 斗 渠 在 支 渠 上 是 均 匀 分 布 的，且 各 条 斗 渠 的 控 制 面 积 大 致 相 等4-5。则A1=A2=A3=A4=A5=A6=A7=A8=An于是上式可化简为 支渠=(1+2+3+n)/n式中 1=0/(n-1)；2=1/(n-1)；3=2/(n-1)；4=3/(n-1)；5=4/(n-1)；6=5/(n-1)；7=6/(n-1)；8=7/(n-1)n=(n-1)/(n-1)=支渠 （1）由此可得各级渠道通用公式：修 （2）式中 修 为修正后的渠道水利用系数；为未修正的渠道水利用系数；n 为下一级渠道的条数6。4.2.1 干渠第一段：干渠由于没有支渠取水，故不需修正。第二段：共有 41 条支渠，未经修正的利用系数为 0.8071,代入公式求得；修 =0.9002。干 渠 修 正 后 的 渠 道 利 用 系 数 为；渠 道=0.96260.9002=0.8665。4.2.2 支渠在所选的支渠上分布有 9 条斗渠，未经修正的利用系数为 0.6336,代入公式求得；修 =0.8218。4.2.3 斗渠1 号斗渠上共分布有 6 处取水口，未经修正的利用系数为 0.7208,代入公式求得；修=0.8543。2 号斗渠上共分布有 6 处取水口，未经修正的利用系数为 0.8191,代入公式求得：修=0.9071。斗渠修正后的利用系数为：渠道=（0.8543+0.9071）/2=0.8807。4.3 渠系水利用系数 灌区全灌区渠道水利用系数用下式：灌区=干渠支渠斗渠 （3）式中：灌区为全灌区的渠系水利用系数；干渠、支渠、斗渠为干渠、支渠、斗渠各级渠道的渠道水利用系数7-10。灌区 =干渠支渠斗渠=0.6271。4.4 田间水利用系数 田间按照节水灌溉技术的相关规范规定，其计算公式：田间=mA/W农净 （4）式中：田间为田间水利用系数；A 为农渠控制的实灌面积，W农净为一次灌溉农渠放出的总水量，m 为设计净灌水定额。柴河灌区灌溉的田地都是水稻，由于没有实际测验数据，采用经验值 0.95。4.5 灌溉水利用系数 水灌溉水利用系数 水的计算公式为：水=渠田间=0.60。（下转第 184 页）184 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 （第 50 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.50）行回传。3.4.2 储存模式NVR 存储通过在摄像头前端位置加装网络硬盘刻录机（NVR），实现对监控录像的本地化存储，单台 NVR 可支持多路视频接入，具体存储大小视配置硬盘空间决定，同时适用于在仅回传图片的方式，且采用无线传输模式下作为本地存储空间，本存储方案适用于小面积零散监控点位。根据水利视频监视系统技术规范（SL515-2013)要求，视频监视系统对视频信息连续存储时间 7d，重要实时视频信息连续存储时间 15d。运河区域为重要的一级水源保护区，故本次实时视频信息连续存储时间不小于 15d。根据摄像机的存储需要，每个站点配置 4T 企业级硬盘6。低杆监控站点正在站点配置。高位铁塔站点摄像机自带 256G 的内存，并在监视中心配备磁盘阵列存储，支持硬盘 16 个，配置 4T 企业级硬盘 16 个。在摄像头前端位置加装网络硬盘刻录机（NVR），实现对监控录像的本地化存储。4 结 语本文以雷州青年运河为例，针对其水源保