金 浩

(辽宁省水利水电科学研究院有限责任公司沈阳分公司，辽宁 沈阳 110001)

辽阳灌区为中型灌区，地面高程以郊区附近最高为20～21m，代耳湾、青堆子附近最低为8～9m。灌区为冲积平原、平坦低洼地形和肥沃的土地。大部分土壤为洪积而成的原土层和冲积质发育的草甸土，沿河低洼地带地下水位较高，土质黏重。地下水最高的地块，有不同程度的渍涝和轻度的盐渍化，属Ⅰ-Ⅰ亚区土壤。

渠系工程全长515.74km，由总干渠、分干渠、支渠及斗渠构成，总干渠是利用护城河，绕城而行，共分两段。由鹅房到三面闸部分，穿越市内各主要道路及中长、辽溪两铁路，长8862m，为城市段。此段土质为壤土，采用混凝土衬砌，防渗效果很好。另一段是三面闸至两面闸部分[1]，长4825m，渠底宽11m，坡降为1/6000，流量15m3/s，设计标准偏低。

6条分干渠分别为一分干、二分干、三分干、三北干、四分干、五分干。在三面闸分出一分干、二分干，在两面闸分出三分干、四分干，在辽阳县黄泥洼镇三分干又分出三北干和五分干。分干渠总长度49.85km；各条分干渠土质为黏土，除一分干没有采取衬砌外，其它分干均采用砌石衬砌。

1 灌区制度

辽阳灌区从太子河干流自流引水，在渠首有闸门控制。辽阳灌区灌溉制度见表1。

表1 辽阳灌区灌溉制度一览表

2 代表渠段的选取

2.1 总干渠

考虑到交通等因素，代表段选择在渠首至三面闸段上[2]，上断面距渠首1500m，下断面距渠首8500m，代表段长度7000m。代表段土质为黏土，采用混凝土衬砌。

2.2 分干渠

除五分干外，在其它五个分干上均选取了代表段，共计5个代表段。一分干长1250m，代表段长1150m，代表段上断面距渠首50m，下断面距渠首1200m。二分干长4028m，代表段长1000m，上断面距渠首50m，下断面距渠首1050m。三分干长15674m，代表段长6000m，代表段上断面距渠首3100m，下断面距渠首9100m。三北干长7000m，代表段长3400m，上断面距渠首300m，下断面距渠首3700m。四分干长14800m，代表段长4500m，上断面距渠首2200m，下断面距渠首6700m。5个代表段土质为黏土，一分干没有采取任何衬砌形式，其它分干均采用砌石衬砌。

2.3 支渠

支渠共选3条。二分干上选一条，三分干上选一条，四分干上选一条。二分干所选支渠2-1长度为3400m，代表段长度500m，代表段上断面距渠首50m，下断面距渠首550m；三分干上所选支渠3-3长1300m，代表段长400m，上断面距渠首200m，下断面距渠首600m。四分干所选支渠4-8长2200m，代表段长600m，代表段上断面距渠首100m，下断面距渠首700m。3条支渠代表段土质为黏土，没有采取衬砌。

2.4 斗渠

斗渠共选4条。二分干上选1条，三分干上选1条，四分干上选1条，三北干上选1条。二分干所选斗渠2-1-3的长度为1000m，代表段的长度均为300m，代表段上断面距渠首50m，下断面距渠首350m。三分干所选斗渠3-3-5长度1000m，代表段的长度为300m，代表段上断面距渠首100m，下断面距渠首400m。四分干上所选条斗渠4-7-3的长度为1000m，代表段的长度为200m，代表段上断面距渠首100m，下断面距渠首300m。三北干上选所选斗渠3北-2-2的长度为1000m，代表段的长度为300m，代表段上断面距渠首200m，下断面距渠首500m。各代表段土质均为黏土，没有采取防渗措施。

3 灌溉水利用系数的计算

3.1 渠道水利用系数η渠道

η渠段=Q下/Q上

式中，η渠段—渠道断面的渠道用水系数;Q上、Q下—渠道上、下两断面的流量。

其计算公式为：

η渠道=(Q下/Q上)L/ΔL

3.1.1总干渠道水利用系数

由公式η渠道=(Q下/Q上)L/ΔL计算得：η总干1=0.951。

计算过程见表2。

表2 总干利用系数计算表

总干三面闸至两面闸渠段的衬砌形式与鹅房至三面闸段的衬砌形式一致，故此段利用鹅房至三面闸代表段系数进行计算：

3.1.2斗渠利用系数

经过调查，各分干的斗渠长度长短不一。但大部分都在700～900m之间，平均长度为800m。根据公式η渠道=(Q下/Q上)L/ΔL即可计算各分干斗渠的利用系数，计算过程见表3。

表3 斗渠利用系数计算表

以上计算的斗渠利用系数仅是一个特例，即每个斗渠只控制一个位于斗渠末端的地块[4]。则仅在An地块上，斗渠的利用系数是η。在其他地块，沟渠利用系数不是η。越靠近头部，利用率越高。如果不校正上述系数，得到的开沟利用系数将小于实际利用系数。因此，上述应对利用系数进行修正。首先，让我们推导出一个公式。

计算公式如下：

即

已知斗渠的平均长度为800m，沟渠上每隔100m开一个入地口，每沟8个地块。而且因为渠头有一个入地口，所以总共有9个地块，也就是，n=9。又因为开口等距排列，所以每块地的面积基本相等[5-6]。即:

A1=A2=A3=A4=A5=A6=A7=A8=A9

于是上式可化简为:

η斗渠=(η1+η2+η3+…η9)/n

式中,η1=1η2=η1/8η3=η2/8η4=η3/8η5=η4/8

η6=η5/8η7=η6/8η8=η7/8η9=η8/8=η

η斗渠=(1+η1/8+η2/8+η3/8+η4/8+η5/8+

η6/8+η7/8+η)

利用以上公式对系数进行修正，计算过程见表4。

表4 斗渠利用系数修正表

η二分干斗=0.931η三分干斗=0.922

η四分干斗=0.937η三北干斗=0.951

一分干的斗渠与二分干的斗渠的平均长度、土质一致，因此，一分干的斗渠利用系数为：η一分干斗=η二分干斗=0.931。

五分干斗渠与三北干斗渠的平均长度、土质一致，故五分干斗渠利用系数借用三北干斗渠利用系数。即η五分干斗=η三北干支斗=0.951。

3.1.3支渠利用系数

根据公式η渠段=Q下/Q上计算得出各支渠代表段的利用系数，计算过程见表5。

表5 支渠代表段利用系数计算表

由于一分干的支渠与二分干的支渠的土质、衬砌形式一致，故一分干的支渠利用系数借用二分干支渠代表段进行计算。

五分干支渠与三分干支渠的土质、衬砌形式一致，故五分干支渠利用系数借用三分干支渠代表段利用系数进行计算。

由于三北干的支渠与三分干的支渠的土质、衬砌形式基本一致，故三北干支渠利用系数借用三分干支渠代表段利用系数进行计算。

因此可以根据公式η渠道=(Q下/Q上)L/ΔL计算出各支渠的利用系数，计算过程见表6。

表6 支渠利用系数计算表

支渠直接采用斗渠计算方法进行修正。支渠上的斗渠排列比较均匀，每隔200m布设一个斗渠，因此，很容易求出n值。

η一分干支=0.952η二分干支=0.933η三分干支=0.937

η四分干支=0.931η五分干支=0.932η三北干支=0.934

3.1.4分干渠道水利用系数

根据公式η渠道=(Q下/Q上)L/ΔL求出各分干利用系数，计算过程详见表7。

由于五分干的干渠与三北干的干渠土质、衬砌形式一致，故五分干干渠利用系数借用三北干干渠代表段利用系数进行计算。

(续表)

同样，该分干的渠道利用系数也应该修改，修正的方法同斗渠一样，不过，已经知道每条分干上支渠分布的数量，则即可求出n值。

分干渠利用系数修见表8。

表8 分干渠利用系数修正表

η一分干=0.957η二分干=0.954η三分干=0.930

η四分干=0.938η五分干=0.922η三北干=0.955

3.2 渠系水利用系数

η渠道1=η总干1×η一分干×η一分干支×η一分干斗

=0.951×0.957×0.952×0.931

=0.807

η渠道2=η总干×η二分干×η二分干支×η二分干斗

=0.951×0.954×0.933×0.922

=0.757

η渠道3=η总干1×η总干2×η三分干×η三分干支×η三分干斗

=0.951×0.968×0.916×0.937×

0.922=0.683

η渠道4=η总干1×η总干2×η四分干×η四分干支×η四分干斗

=0.951×0.968×0.938×0.931×0.937

=0.753

η渠道5=η总干1×η总干2×η三分干×η五分干×η五分干支×

η五分干斗=0.951×0.968×0.916×0.922×

0.932×0.951=0.689

η渠道3北=η总干1×η总干2×η三分干×η三北干×η三北干支×

η三北干斗=0.951×0.968×0.916×

0.955×0.934×0.951=0.715

η渠道=∑η渠道iAi/A=(0.807×1350+0.757×

12650+0.683×32020+0.753×31100+

0.689×9254+0.715×14626)/101000

=70335/101000=0.721

式中，η渠道—整个灌区渠道水利用系数；η渠道i—各分干渠渠道水利用系数;Ai—各分干渠控制面积;A—灌区总面积。

3.3 田间水利用系数η田间

计算方法如下:

η田间=mA/W农净

式中，η田间—田间水利用系数[7]；A—农渠控制的农田灌溉面积[8];W农净—一次灌溉农渠放出的总水量[9];m—设计净灌溉定额[10]。

考虑辽阳灌区实际情况，田间水利用系数暂取0.96。

3.4 灌溉水利用系数η水

η水=η渠道η田间=0.721×0.96=0.692

4 结语

灌溉用水利用系数是衡量农业节水效果的重要指标，它是一个综合指数，反映了灌溉工程，质量水平的灌溉技术和灌溉用水管理的水平。灌溉水利用系数与任何节水技术措施的分析、比较和评价密不可分。灌溉节水在我国有很大的潜力，正确认识灌溉用水和灌溉用水系数的计算方法，重点是解决灌溉水利用率问题，对灌溉用水利用系数计算方法的改进实施，辽阳灌区经过修正后测得有效利用系数为0.692。对提高灌溉水的利用率，促进水资源的可持续利用具有积极意义。