蒋 勇

(新疆乌苏市水利局，新疆 乌苏 833000)

渠系水利用系数是灌溉渠系净流量、毛流量间的比值，能够清晰反应灌区内各级渠道的基本运行状况及整个渠系的综合管理水平。现阶段我国相关科研单位的研究重点主要在于河网流域的自然利用状态，而对于灌区渠系及人工建造的管道、运河等其它网络系统未进行深入研究[1]。在过去很长一段时间里，大部分研究单位利用Horton定律对渠系内水体的利用情况进行表征，并通过自组织分形理论建立完整的渠系分位数计算区间，在不断量化分析结果的同时，确定详细的渠系水利用系数。但这种方法不足以说明渠系水利用系数是否满足河系定律的发展规则，易导致计算结果失去真实使用价值。为避免上述情况的出现，引入防渗标准，搭建一种新型的渠系水利用系数研究方法，并通过对比实验证明该方法的有效性。

1 防渗标准影响下的渠系水级别划分

渠系水级别划分是新型利用系数计算方法的搭建基础，在防渗标准的影响下，其具体划分流程可按以下步骤进行。

1.1 防渗标准参数确定

防渗标准参数是渠系水级别划分的主要依据。该项参数既能从侧面反应配水渠道在输水过程中的损失情况，也能对灌溉渠系内水资源的利用率进行综合统计。设q代表配水渠道的平均输水周期，利用q可将防渗标准参数表示为：

(1)

式中，ri—灌溉渠系内水资源的波峰利用率;ui—灌溉渠系内水资源的波谷利用率;i—波峰、波谷值点的坐标参数;E—水资源利用率的极限参量。

1.2 等级渠频数确定

等级渠频数是防渗标准参数的引申解释，可以直接影响渠系水级别的划分结果。简单来说，以灌区渠系为首的管道、运河等其它网络系统完全遵循自然规律的变化规则，且在发挥监测者主观能动性的同时，可以通过分析区域内水资源利用系数的方式，确定渠系内水体的主要应用走势，进而完成等级渠频数的确定，实现防渗标准影响下的渠系水级别划分[2]。设t代表自然规律的周期变化系数，联立公式(1)可将等级渠频数表示为：

(2)

2 基于级别划分的渠系水利用系数研究

在防渗标准影响下渠系水级别划分的基础上，通过确定非等效并联利用系数、等效并联利用系数，完成渠系水利用系数研究。

2.1 非等效并联利用系数

由多条下级渠道向同一条上级渠道进行供水的方式称为非等效并联利用。这种供水方式所连接的灌溉渠系面积较大，采用干、支渠混合相接的联通方式，且每条支流中的利用系数仅作用于该条支流内的渠系水，与其它支流渠系内的水体不发生直接作用关系，而干渠渠段内的利用系数总是保持定值状态，不受支流利用系数的影响[3]。设h1、h2、h3、…、hn分别代表各支流中的渠系水利用系数，h代表干渠渠段内的渠系水利用系数，利用上述参数可将非等效并联利用系数表示为：

(3)

式中，z—干、支渠的混合联通系数下限;xv—渠系水的循环周期。

2.2 等效并联利用系数

由一条下级渠道向一条上级渠道进行供水的方式称为等效并联利用[4]。这种供水方式所连接的灌溉渠系面积较小，在无特殊影响因素的情况下，下级渠道、上级渠道内的渠系水利用系数始终保持为λ。设ξ代表渠道内的特例关联参数，利用λ、ξ可将等效并联利用系数表示为：

(4)

式中，mb—渠系水灌溉条件的实部数值;x—渠道关联值的积分下限;T—渠系水利用系数的幂次项积分条件;ω—渠道供水能力的真实值。

2.3 关联规则确定

关联规则是防渗标准影响下渠系水利用系数计算方法搭建的核心条件。在非等效并联利用系数、等效并联利用系数已知的前提下，关联规则作为两项系数的融合标准，可以通过联合等级渠频数的方式，完成渠系水利用系数计算[5- 6]。在式(2)、(3)、(4)的支持下，可将关联规则标准表示为：

(5)

式中，ε—关联周期下限数值；Q—渠系水极限参数；φ—渠频数混合周期；σ—渠频数的回归周期。在关联规则的约束下，完成防渗标准影响下的渠系水利用系数研究。

3 实验结果与分析

为验证防渗标准影响下新型渠系水利用系数计算方法的使用性，设计如下对比实验。在变量因素不变的前提下，分别记录应用现有技术手段、新型计算方法后，相关实验数值的变化情况。

3.1 实验参数设置

表1反应了相关实验参数的设置情况。

表1 实验参数设置表

表1中参数依次代表防渗标准参数、实验时间、目标贴合程度、渠系水利用极限，为保证实验结果的真实性，两组实验参数始终保持一致。

3.2 河系定律发展规则贴合程度对比

在防渗标准参数为0.84、渠系水利用极限为96.75%的条件下，以35min作为实验时间，分别记录在该段时间内，应用现有技术手段、新型计算方法后，渠系水利用系数与河系定律发展规则贴合程度的变化情况。具体实验对比情况如图1所示。

图1 河系定律发展规则贴合程度对比图

分析图1可知，当实验时间处于10～15min之间时，应用现有技术手段和新型计算方法后，渠系水利用系数与河系定律发展规则贴合程度均达到最大值，二者间差值为35.29%，应用新型计算方法后的实验数值明显高于现有技术手段。

4 结语

根据对比实验可知，新型计算方法能够促使渠系水利用系数与河系定律发展规则不断贴合，且这种方法的搭建过程相对简单，具备较强的实际推广价值。从实用性方面考虑，随着防渗标准的日益推广，渠系水的利用价值将得到稳步提升，相关利用系数计算法则也成为重要的约束标准。