凤翔县横水河灌区渠道水利用系数测定分析

毕亚红 李亚荣

（凤翔县水利工程建设工作队 陕西 凤翔 721400）

渠道水利用系数是指渠道末端流量与首端流量之比值，或下一级渠道引入流量之和与渠道首端流量之比值，它是衡量渠道在输水过程中水量利用情况，综合反映灌区灌溉工程状况、用水管理水平的一项重要指标，同时也是灌区灌溉配水的重要依据。科学准确地测定分析灌区渠道水利用系数，对合理调配水资源，提高灌区水资源利用率，促进灌区灌溉管理工作步入科学化具有重要意义。

1 灌区概况

凤翔县横水河灌区位于县城东北部，是凤翔县三大国营灌区之一，灌区由四座水库联合向灌区自流供水，主要灌溉姚家沟、田家庄、糜杆桥、横水等4个乡镇30多个行政村的8万多亩耕地，灌区设施面积9.48万亩，有效灌溉面积8.06万亩，灌区以小麦、玉米等粮食作物为主，经济作物有辣椒、苹果、蔬菜等，复种指数1.5。灌区水源工程由白荻沟、姚家沟、桃树沟、群力四座水库联合向灌区供水，总库容为2259万m3，有效库容1074万m3。输水干渠五条即总干、南干、东干、西干、群力输水渠道，总长40.36km，渠系建筑物170座，总干设计输水流量4.5m3/s，南干设计输水流量3.2m3/s，东干设计输水流量2.0m3/s，西干设计输水流量1.8m3/s，群力输水渠道设计输水流量1.0m3/s。该灌区自1963年下闸蓄水投运以来，已运行40多年，为灌区粮食增产稳产、农民增收发展发挥了重要作用，为当地经济持续发展做出了重要贡献。

2 灌区渠道水利用系数测定分析的必要性和重要性

灌区自建成投入运行以来，为凤翔县的经济发展和群众生产生活发挥了显著作用，2002年～2009年陆续实施了白荻沟、群力、姚家沟、桃树沟水库除险加固工程，水源蓄水能力大幅增加，灌区供水水源有了充分的保证。2003年～2005年完成了横水河灌区水利骨干工程项目建设，近年来国家分年度投资实施了大中型灌区节水改造。通过灌区节水改造项目的实施，灌区渠道的输水能力得到显著提高，渠道断面形式得到优化，段渠道断面由原来的梯形改造为U型或弧底梯形。原量水设施采用的是西北水利科学研究所的长喉道或无喉道量水堰，梯形渠道为无喉道量水堰，U型渠道多为长喉道量水堰；而现在实施节水改造工程后的渠道量水堰改造为流量小于0.6m3/s时用平底抛物线型，流量等于或大于0.6m3/s时用巴歇尔型。这样干支渠道量水设施形式的改变，致使原来测定的流量表与现有渠道实际流量不相对应，给灌区调配水工作带来不便。因此及时测定灌区渠道水利用系数，准确评价农业水资源利用效率，为灌区准确调配水量提供重要技术参数非常必要。而且，随着社会经济的飞速发展，农业产业结构调整步伐加快，城镇供水、工业供水比重逐步增大，水资源日趋匮乏，灌区多元供水格局逐渐形成，供需水矛盾将更加突出，所以，科学准确测定灌区渠道水利用系数，对合理调配水资源，促进节约用水，创建节水型灌区十分重要。

3 渠道水利用系数的测定

3.1 流量实测法测定的原理

渠道水利用系数是反映渠道输水利用率的指标，用渠端流量和渠首流量的比值表示，综合衡量输水渠道行水能力和渠道工程状况。流量需测定流速和行水断面两项参数，流速主要用Ls-10流速仪分时段在断面规则、流速相对稳定位置进行测试，一般测3次～5次，每次间隔半小时左右。测试前必须由专业单位对流速仪进行校正，先测定不同断面的流速，再用积分的方法计算其流速。断面不同处的流速是不一样的，并且其流速的分布也不是线性的，通过观测断面中测点的流速，求得代表观测断面的流速V，再根据观测断面面积A，计算出该断面流量，即Q=A×V。

3.2 测定的方法

横水河灌区为四座水库联合调度运用的自流灌区，输水渠道长，断面变化复杂，险工险段多，输水损失大，测定分析渠道水利用系数难度大，准确掌握输水参数对水库调度水量具有重要作用。近年来我们通过长期观测和分析校正，取得了符合灌区渠道实际的一套成果资料，初步总结出了测定的方法步骤及注意事项。在一般情况下水库供水量充足稳定时，多采用干支渠续灌、斗渠按续灌组轮灌的办法配水，上中下游插花开斗，在这种情况下采用分渠道流量直测法测定渠道有效利用系数的方法最为简单有效，既满足上下段同时开斗引水的特点，所取得的资料又接近灌区实际。具体测定方法是：首先施测该段渠首引入流量Q引，渠线过长时可分上下段实测，再按流程时间顺序由上而下施测，中途开斗用水或泄水要一个一个地实测，最后测定渠尾流量，综合各斗口、中途泄退及渠尾流量之和为灌区供水渠道净流量Q净，由下列关系式求得灌区干支渠道水利用系数η。

式中，η——为所求渠道水利用系数；

ΣQ斗口——为该段渠道中途用水斗斗口实测流量之和，含中途泄水退水流量等（m3/s）；

Q下——为该段渠尾引水流量（m3/s）；

Q首——为该段渠首引水流量（m3/s）。

我们根据多次实测的渠道水利用系数，在灌溉中合理科学配水，节约了水资源，提高了水的利用率，最大程度地发挥了水库联合调度的作用。

4 典型实例分析

在2013年2月20日的春季灌溉供水过程中，对灌区各级渠道水利用系数测定分析。以新一斗为例，对其渠道水利用系数进行实测。先测定新一斗斗渠渠首引水流量，方法为用Ls-10流速仪分时段测定渠首流速，一般为在距渠首引水口50m左右处断面规则、流速相对稳定位置进行测试，测定3次～5次，每次间隔半小时左右，求出其平均流速，再用流量公式计算出各分渠的引水流量，其测定数据如表1。

由表1计算可知，新一斗渠道水利用系数为0.843，经多次实测后，偏差在2%以内。由此可见，新一斗渠道水利用系数在0.84左右，所测结果真实可靠，所用公式较为合理，值得应用。

5 流量实测法必须注意的几个问题

（1）采用这种方法实测渠道水有效利用系数时，因各种因素影响流速数据测定，不能以一两次所得的资料为依据，应在不同灌溉条件（主要指不同流量和不同季节采用不同灌水方法）下，经多次测试验算，综合考虑多种影响因素，取得比较可靠的数据资料。

表1 新一斗渠道水利用系数测定计算表

（2）测定过程中渠道流量必须稳定，中途开斗用水和泄水亦应保持原状不变，否则所测资料没有实际价值，且应由上而下随流程抢时段施测，抓住渠道流量稳定阶段的中间流程施测取得的实测资料最为可靠。

（3）对定期工作渠道还应考虑到渠道工作时间的因素，应分别对待。流量实测法对长期工作渠道所得出的成果其规律性比较强，初期放水1天～2天施测的资料，因渠道渗漏、淤积等影响，不能作为计算渠道水利用系数的依据。

（4）施测过程中应用同一仪器、同一人员、同一方法施测，准确测定断面流速，水位若有变化应按流程时间进行补测。

（5）为了确保施测数据可靠，防止渠首及各斗渠引水流量变化，必须在流程时段内施测完毕。在灌区各斗渠同时引水的情况下，为了确保施测时间，可在施测前校核斗渠水位流量关系，在正式施测中根据该斗渠的水尺读数，查该斗渠水位流量关系表，得到该斗渠引水实测流量，这样可节省一定的测流时间，数据也可满足测量精度要求。

（6）测流断面的选择和流量施测一定要符合规范要求。测流断面应选择在渠段平顺、水流均匀稳定、无漩涡或回流的位置，断面应与水流方向垂直，测流断面应尽可能的有稳定规则断面。对干支渠道最好做成固定测流断面，并用砼衬砌建好测流桥。测流断面的测线数目干支渠可设3条～5条，斗分渠可设3条～5条。水深小于1m时常用一点法；水深1m～3m时，流速分布不均，可采用二点法或三点法。每一测点测速历时不宜少于100秒，最低不得少于60秒。施测中各数据要记录齐全，严谨认真，实事求是，不得粗估冒算，更不能弄虚作假。

6 测定资料的整理与分析

每次施测完毕后，应及时检查和校核，发现问题应及时纠正，出现作废资料应抓住时机补测，以防在不同情况下缺乏资料。在每季渠道停水后对所测资料进行整理分析归档。方法上采取“全面整理，去粗取精，找出规律”把一些因操作不符合技术规范要求，或仪器失灵等原因所测得的反常数据经过分析鉴别后予以舍弃，把所有正确的资料经过分析计算，得出测定技术成果。根据各个渠道的施测情况初步可以得出以下几条规律：①在同一条渠道上流量愈大则有效利用系数愈大，反之则小。②在同一条渠道上流量变化愈大而利用系数变化则比较小。③测定断面位置及渠道流速的准确性直接影响该段渠道水利用系数测定的准确性，测定的渠段应断面规则、渠线顺直，比降一致。④横水河灌区现在采用的各干支斗渠道水利用系数经历年校正，均比实测资料偏小1%～2%左右，但个别渠道因工程状况较差，渠道水利用系数偏低。因此加强管护，搞好水源输水骨干工程及灌区渠系工程设施日常维护管理，提高渠系水有效利用系数，才能使有限的水资源发挥更大效益。

7 结语

准确测定渠道水利用系数是灌区管理单位技术人员必须掌握的一门基本技术，准确掌握灌区水资源利用率，对于科学指导灌溉，合理配置和节约水资源，推动灌区实施水权转换，促进水资源流向高效益的其他产业具有十分重要的作用。国有各大中型灌区渠道水利用系数数据资料是评价农业水资源利用、指导节水灌溉和灌区续建配套及节水改造项目实施的重要参考，也是衡量灌区用水管理水平的一项综合指标。所以，在灌区灌溉管理过程中，加强用水管理，严格用水计划，大力推进节水改造，减少输水损失，提高水利用效率，是我们灌区管理工作者的一项长期而艰巨的任务，在工作实践中，我们应该探讨更科学、更合理、更便捷的渠道水利用系数测定方法，使之服务灌区，有力推动水利改革发展。陕西水利