牛立军 秦龙飞

摘要：渠系水利用系数常用来计算灌区用水量，为了探究渠系水利用系数，本文采用改进后的考斯加科夫渠道渗漏经验公式对研究区域渠系水利用系数进行测算。结果显示，采用改进后的考斯加科夫渠道渗漏经验公式测算的渠系水利用系数为0.78，与实际值0.84较为接近，极大的方便了渠系水利用系数的测算工作。

Abstract： Canal system water use coefficients are commonly used to calculate water consumption in irrigation districts. In order to explore canal system water use coefficients， this article uses the improved Kosgakov channel leakage experience formula to measure canal system water use coefficients in the study area. The results show that the canal system water use coefficient calculated using the improved Kosgakov channel leakage experience formula is 0.78， which is close to the actual value of 0.84， which greatly facilitates the calculation of canal water use coefficients.

关键词：渠系水利用系数;考斯加科夫渠道渗漏经验公式;灌区

Key words： canal system water use coefficient;empirical formula for Kosgakov channel leakage;irrigation area

中图分类号：S274.2                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）09-0264-02

0  引言

在我国，农田灌溉仍然以地面灌溉为主，而采用得最多最普遍的是明渠渠道[1]，其中明渠输水的灌溉面积占总灌溉面积75%以上，至今已建灌溉渠道长度约300万km[2]。在明渠渠道结构中，多采用渠道衬砌[3]。衬砌渠道是减少渠道漏水损失，提高渠道用水系数的重要方法。而渠系水利用系数又是衡量渠系工程状况和输水效率的其中一项参数指标。如何轻松，快速地估算渠道用水系数是当前生产建设中需要解决的问题。因此本文根据王集灌区农田水利工程资料相对齐全的现状，采用典型渠段法测算其渠道水力要素，采用改进后的考斯加科夫渠道渗漏经验公式对研究区域渠系水利用系数进行测算。

1  材料与方法

1.1 研究区域概况

王集灌区属黄河冲积平原，地形地貌差别不大，地势平坦低洼，从总体上看，土壤结构呈层状分布，西部略有起伏，走势自西南向东北侧倾斜，天然坡降为1/5000-1/10000。黄河大堤和金堤河把灌区分为三部分：第一部分是黄河滩地区区域，地面标高为48～46m（黄海高程系，下同）;第二部分是大堤以北至金堤河间，地面高程为43～41.5m;第三部分为金堤河以北，地面高程为42.4～41m。黄河滩地高出背河地面2～3m，金堤河北比金堤河南高1～2m。

灌區地层结构属层状结构，据表层土调查，大体分为沙壤土，轻壤土和粘土三类。黄河滩区大部分为壤土。靠河槽一带为沙土。大堤以北大部分为粘土。后方乡南部系壤土。土壤分布情况详见表1。

地下水资源的可开采运用量可以依照《河南省平原区多年平均地下水可开采模数分区图》，台前县可开采的地下水资源水量模数为25～30万m3/km2，本次我们则计算取值25万m3/km2，灌区灌溉总面积为9万亩，经计算得出地下水资源可开采水量为1500万m3。灌区给水形式属于井渠结合灌溉方式，汛期引用黄河水，非汛期则采用当地现有的机井可利用地下水资源及黄河水。

根据调查统计，项目区内现有机井1350眼，可利用井为650眼，其中单井出水量为32m3/h，项目区实际抽水灌溉天数为30天，据实际情况，按每天抽水12小时计算，则项目区地下水可利用量为749万m3。根据以上分析，灌区现状可供水量为1449万m3，灌区可供水量（P=50%）。

1.2 测算方法边坡

典型渠段法：典型渠段法是根据典型渠段不同衬砌形式的测流资料来推求其单位长度输的水损失率，通过典型渠段输水损失率来计算各级渠道的水利用系数。根据灌区渠道布局情况，针对每一级渠道的不同衬砌形式，选择中间无支流、长度满足要求的渠段来作为代表性渠段，采用动水法测流，观测上、下游断面同一时段的流量、流速，之后按改进后的考斯加科夫渠道渗漏经验公式，对研究区域渠系水利用系数进行测算。计算不同衬砌形式渠段单位长度输水损失率，即每公里渠段损失流量占渠段流量的比值，最后逐级推算渠道损失，确定渠道水利用系数。

1.3 研究方法

干、支渠渠道衬砌为灌区节水最佳措施，且为使灌水季节水量集中，减少渠道输水损失，渠道配水方式为下渠道轮灌续灌、斗渠、支渠、干渠。所以本文研究只针对灌区干、支渠衬砌渠道进行渠道水力要测算。

灌区渠道设计时考虑了地下水顶托作用对渠道渗漏的影响，并做了防护措施，在系数测算时地下水顶托作用可以不予考虑。渠道单位长度水量损失率依据下列公式计算：

（1）

式中：K——土壤透水性系数;

Qdj——渠道净流量（m3/s）;

m——土壤透水性指数。

根据各级渠道长进行加权平均计算。渠道单位长度的输水损失率η等于所选该级各典型渠道输水损失率ηL按渠道长度L进行加权平均的计算值，即：

η=∑ηL·L/∑L

2  结果与分析

2.1 实测数据

根据王集灌区现有的渠系资料，结合现场勘察结果，衬砌干渠2条，总衬砌长度4100m;衬砌支渠5条（王集干渠一支渠、王集干渠刘口支渠、王集干渠三支渠、幸福干渠三支渠、幸福干渠五支渠），总衬砌长度6200m;坡渠采用100mm厚C20砼护砌。

2.2 渠系水利用系数测算结果

流经该灌区的客水主要有黄河及黄河支流金堤河。金堤河水能利用的径流几乎为零。所以能利用的主要是黄河水。根据经验，现状年实际引黄水量700万m3。由于受地区黄河水的影响，地下水埋深较浅，该区含水层一般在为2～5m之间，年内水位变幅一般在1.1m上下，水量相对丰富，开采方便。但由于黄河流域农业灌溉大部分是利用黄河水，地下水仅仅用于工业、人畜生活及少部分的农业灌溉，所以开采量较少。所以本文采用考斯加科夫渠道渗漏经验公式，取土壤透水性系数为轻壤土K为2.65、土壤透水性指数m为0.45，结果如表4。

渠道单位长度的输水损失率η等于所选该级各典型渠道输水损失率ηL按渠道长度L进行加权平均，结果渠系水利用系数为0.78。

而实际渠系水利用系数可由渠末流量和渠首流量的比值求出，王集干渠和幸福干渠渠首流量7.46m3/s、3.85m3/s，渠末流量求和为9.46m3/s，渠系水利用系数为0.84。

3  结论

采用改进的考斯加科夫渠道渗漏经验公式可以较为快速准确的求得灌区渠系水利用系数，这将大大增加渠系水利用系数测算的实际应用性。从结果中也可以看出，渠道在不同的衬砌渠道上的单位渠长损失率也不同，这样的方法更能给灌区实际灌溉提供有效的科学指导。最后，本文在实际研究中并未考虑渠道中闸门对于测算结果的影响，这也将是接下来研究的重点。

参考文献：

[1]金游，张振宇.渠道衬砌混凝土抗冻蚀施工工艺研究[J].西北水电，2016（03）：37-40.

[2]孙景生，康绍忠.我国水资源利用现状与节水灌溉发展对策[J].农业工程学报，2000，16（1）：1-5.

[3]王丹妮 ，周丹順，杨静安，王小可.南水北调工程高潜水强透水地基渠道施工期渗流及降排水研究[J].西北水电，2014（05）：49-52.

作者简介：牛立军（1966-），男，山东惠民人，硕士研究生，高级工程师，副教授，硕导，主要研究方向为水利工程项目管理和信息管理系统;秦龙飞（通讯作者）（1991-），男，河南焦作人，硕士研究生，主要从事水利工程研究。