渠道水利用系数估算.doc

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1、渠道水利用系数估算摘要：渠道防渗是塔里木河综合治理节水改造，提高水的利用效率，实现各源流灌区向塔里木河干流下放生态水的重要手段之一，而渠道防渗节水效果又主要是通过渠道水利用系数来体现的；如何估算渠道水利用系数，是进行水资源供需平衡分析确定渠道规模的重要依据之一，也是渠道节水量计算的重要依据。本文引入了渠道水损失率的概念，并基于渠道损失强度的两个基本假设从理论上推导出渠道水利用系数的统一估算式，并结合叶尔羌河灌区的情况说明这一估算式具有十分广泛的应用价值，且进一步研究了流量取值对渠道水利用系数的影响。关键词：渠道防渗渠道水利用系数输水损失率1概述塔里木河流域由于近数十年来各源

2、流灌区的无序开发，大量拦截水资源，使注入塔里木河干流水量逐年减少，从而形成干流逐渐枯竭，使下游数百公里河道断流，沿岸曾经生长非常茂盛的数百公里生态林逐年衰败甚至死亡，进而造成塔里木河流域大生态环境的急剧恶化，这种状态如不及时得到改变，大沙漠周边的绿洲也将面临被沙漠蚕食的古楼兰一样，成为大生态灾害的牺牲品，后果是不堪设想的。目前各源流灌区加大灌区节水改造力度，尽最大努力增加对干流生态水的排放量，达到改善塔里木盆地大生态环境的目的工作正在进行，采取的主要手段之一就是大规模的采用渠道防渗工程，以提高水资源的利用率和生产效率。渠道防渗的研究是与灌溉发展过程紧密联系的。我国对渠道防渗

3、的研究高潮在80年代，多次召开了全国性的学术交流会议。目前我国正在进行的大型灌区的续建配套和节水改造工作以及对于塔里木河流域正在进行的综合治理工作也都是以渠道防渗为主要工程手段进行的，而渠道防渗效果又是通过渠道水利用系数体现的，所以在实测资料的基础上，分析渠道水利用系数经验公式的合理性，给出统一的估算公式，具有重要的现实意义。4对于渠道水利用系数的估算，实质上可以归结为如何正确计算渠道的输水损失，以及渠道输水损失怎样合理的转化为渠道水利用系数。渠道的输水损失计算可以采用理论或经验公式计算。理论计算主要是求解各种初、边界条件下的渠道的渗流基本方程的解，理论分析的方法从损失机理

4、、结果表达方面是相对精确的，但给出的初边界条件较为严格，操作上较为复杂，生产上应用不多。经验公式计算主要通过对现场实测资料的统计分析和或专门试验得出的。经验公式可以分为两大类，一类是对未衬砌渠道采用的经验公式，一类是对衬砌渠道采用的公式：对未衬砌渠道即土质渠道的渗漏损失总结的公式如埃及的莫尔斯沃斯和延尼达米娅的公式（C为现场采用静水法试验得出的渠道湿周上的渗透系数，d为水深，l为渠道长，x为湿周），以及AH考斯加可夫根据大量的实际数据的土渠输水损失经验公式为（式中为每公里渠道输水损失占渠道净流量的百分数，A为渠床土壤的透水系数，m为流量指数）；对于衬砌渠道的输水损失，主要有

5、戴维斯和威尔逊根据印度衬砌渠道总结的公式如(式中：S为各种渠床的渗漏损失，x,d,l,v分别为渠道的湿周，水深，渠长和流速，C为与衬砌材料有关的系数)。总之，这些基于实测资料上的经验估计式，大都具有形式简单、应用方便的特点。在有一般土质渠道输水损失的经验公式后，衬砌渠道的输水损失往往根据衬砌体的形式采用了不同的折减系数进行折减估计。从以上渠道的损失计算式的大致分类可以看出，以渠道的输水损失率形式表达的渠道输水损失可以方便的推出渠道水利用系数，因为从单位长度渠道损失率的定义就可以得出其与单位长度渠道水利用系数显然存在的关系，有了单位长度渠道的水利用系数，知道了渠道上流量沿程如

6、何变化，就可以依据单位长度渠道水利用系数求得全渠道的水利用系数。2渠道输水损失率从概述当中可以看出渠道的损失计算对渠道水利用系数的估算是十分重要的，因此，分析并给出渠道输水损失统一的、一般的、合理的公式就具有重要的意义。根据水在土壤中渗流的理论，当地下水埋深很大，有渗流速度近似等于K，水力坡降近似等于1，则每公里渠道渗漏损失的机理表达式为,每公里渠道损失率可以写成为。式中：S为每公里渠道损失流量（m3/s·km）；K为渠床土壤渗透系数(m/d)；为每公里损失流量占渠道净流量的百分数(%)；为渠道的净流量(m3/s)；是考虑断面边坡侧向毛管吸水的修正系数，决定于土壤的毛管特性

7、，取值为1.1~1.4；b、h、M分别为渠道断面的底宽（m）、渠深（m）、边坡系数。因有渠道流量，而宽深比，则渠道的水深，代入渠道的损失率公式有，这一表达式经过变换后可以写成如下更为一般的表达式：，若以渗透性系数A代替，同时为使中的0.5次方更具有统计方面的河相意义，以流量指数m表示，则渠道输水损失率可以表达为更为简洁的形式上更接近于AH考斯加可夫的公式即。由此可见AH考斯加可夫公式与从损失机理推导的公式是相通的，从推导的过程我们也更进一步了解了AH考斯加可夫公式中各参数的实质物理含义：在AH考斯加可夫公式中A为渗