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时间:2018-11-19
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1、渠道水利用系数估算论文摘要: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.freel为流量指数);对于衬砌渠道的输水损失,主要有戴维斯和威尔逊根据印度衬砌渠道总结的公式如(式中:S
2、为各种渠床的渗漏损失,x,.freel3/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,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
3、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为渗透性系数,是K的倍数关系,与渠道的几何尺寸以及渠床的毛管吸水特性有关;在AH考斯加可夫公式中m为流量指数,是与渠道流量状况有关的指数。由于AH考斯加可夫公式是从大量实测土质渠道统计分析得出的,而从损失机理理论推导的这一公式与AH考斯加可夫公式具有如此的相似性,说明推导的这一理论公式是可以表达土质渠道的输水损失的,只是公式对渠道水损失率计算是基于地下水埋深很大,渠床为土质渠道的情况下得出的,根据渠道
4、的地下水情况,由于地下水对渠道存在顶托作用,计算出的渠道水损失率还需要在规范的要求内进行一定的折减。从我们对叶尔羌河灌区在世界银行一期项目已经防渗的渠道的渠道损失的统计资料进行分析表明,对于衬砌渠道公式所表达的形式也是一样的,只是公式中的流量指数以及渗透性系数取值不同而已。叶尔羌河灌区塑膜防渗和浆砌石防渗的统计分析,相关系数在0.75以上,具有较好的相关性。统计资料表明土渠存在,对于塑料薄膜防渗存在,而对于浆砌石渠道存在的关系,可见所推导的理论公式的确具有十分广泛的应用价值,对于衬砌形式不同的渠道以及土质渠道都可以得出形式上相同的表达渠道输水损失的公式来,所得出
5、的理论公式中参数A以及参数m所具有的不仅仅是上述的物理意义了,更多的是渠道水损失率的统计意义,不同地区或地域可以依据现有的渠道进行统计分析得出与推导的理论公式形式上相同的公式用以指导实际工作。3渠道水利用系数在渠道地质条件、几何断面及衬砌形式等条件完全相同的渠道上,设起始段面的流量为Q0,离该断面桩号为x处的流量为Q(x),我们把x点处的流量Q(x)对x的导数的负值定义为该段面的流量损失强度P(X),。流量的损失强度与渠道本身的性质和流量的大小有关,可以假定,渠道某一段面的流量损失强度与该段的流量比值为常数k,。基于以上对渠道的两个基本假定,可以得出,对此式进行
6、在0~x上的积分有,积分得出流量沿程变化的基本关系式,由此可见,沿程流量为一指数函数,k的数字反映流量消减的快慢,它是一个由渠道本身性质决定的参数。有了渠道流量关系式,现在可以利用这一关系式推求每公里渠道水利用系数。对于前后断面存在,即,而距离起始段面一公里处的流量为,把损失强度代入此式有。因此每公里渠道水利用系数,可以表达为,同理对于渠道水利用系数也可进行推算即,此式表明了全渠道水利用系数与单位长度水利用系数的关系。很显然单位渠道水利用系数与单位渠道水损失率存在关系式,由此关系式再依据上述渠道水利用系数与单位渠道水利用系数的关系式,则有,这就是我们想要得到的渠
7、道水利用系数的估算式。L为地质条件、几何断面及衬砌形式等条件完全相同的渠道长度。对于地质条件、几何断面及衬砌形式等条件不同的渠道可以首先划分为不同的计算渠段,利用估算式分别计算不同渠段的渠道水利用系数,全渠道水利用系数显然有,在此就不加推证了。我们对渠道水利用系数推求,具有十分广泛的意义,主要是由于引入了单位流量损失率,而单位流量损失率具有形式简单的特点,所有渠道均可以采用统计的方式得出这一形式。从而更广的推求了渠道水利用系数。4成果分析渠道水利用系数估算式引入的渠道水损失率和渠道长度这两个参数中,由于渠道的计算段长度是一定的,因而影响渠道水利用系数的主要参数是
8、渠道水损失率。而渠道水损
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