灌溉水源在渠道输送过程中常常因水面蒸发、渠床渗漏、闸门漏水和渠道退水造成水量损失。水面蒸发损失一般不足渗漏损失的5%,在渠道流量计算中常忽略不计。闸门漏水和渠道退水取决于工程质量和用水管理水平,可以通过提高工程质量和加强用水管理加以控制,在计算渠道流量时不予考虑。基于上述考虑,把渠床渗漏损失水量近似地看做总输水损失水量。渠道渗漏损失水量与渠床土壤性质、地下水埋深和出流条件、渠道输水时间等因素有关。渠道开始输水时,渗漏强度较大,随着输水时间的延长,渗漏强度逐渐减小,最后趋于稳定。在已建灌区的管理运用中,渗漏损失水量应通过实测确定。在灌溉工程规划设计工作中,常用经验公式或经验系数估算输水损失水量。
(一)渠道渗水损失的计算
1.无防渗层渠道的渗漏计算
(1)自由渗漏情况下渠道输水损失水量。自由渗漏情况下渠道输水损失流量常按下式估算:
式中:Ql为渠道输水损失流量,m3/s;Qn为渠道净流量,m3/s;L为渠道长度,km;σ为每公里渠道输水损失系数,采用下述经验公式计算:
式中:A为渠床土壤透水系数;m为渠床土壤透水指数。
表3-1 土壤透水性参数
表3-2为不同土壤类型每公里渠长的输水损失,可供设计时查用。
表3-2 渠道输水损失量 单位:L/(s·km)
续表
(2)顶托渗漏情况下的渠道渗漏损失。如灌区地下水位较高,渠道渗漏受地下水顶托影响时,实际渗漏量将比用自由渗漏公式计算的结果小。在这种情况下,渠道输水损失流量计算公式需要修正,即可按上述自由渗漏公式的计算结果,再乘一个修正系数求得,即
式中:为有地下水顶托影响的渠道损失流量,m3/s;γ为地下水顶托修正系数,见表3-3;Ql为自由渗漏条件下的渠道损失流量,m3/s。
表3-3 地下水顶托修正系数γ
2.有防渗层渠道的渗漏计算
当渠道采取防渗措施后,输水损失水量将会明显减少。在这种情况下应根据实际测试结果计算渠道输水损失。如无试验资料,可给上述计算结果乘以经验折减系数,即
式中:为采取防渗措施后的渗漏损失流量,m3/s;β为采取防渗措施后渠库渗漏水量的折减系数,如表3-4所示。(www.xing528.com)
表3-4 渗漏水量折减系数β
注透水性很强的土壤,排淤和夯实能使渗水量显著减少,可采取较小的β值。
(二)灌溉水的利用效率
灌溉渠道流量分为田间净流量、净流量和毛流量(即设计流量)。田间净流量(Q田净)系指经过干、支、斗、农渠送到田间的净流量。毛流量(Q毛)是包括渠道损失在内的流量,也就是下级渠道由上级渠道引入的流量。净流量(Q净)则是扣除损失后的流量,即渠道送到其下级渠道的流量的总和。毛流量和净流量总是相对而言的,某一断面处的流量对于该断面下游是毛流量,而对上游另一断面却是净流量。例如,某干渠同时向三个支渠送水,干渠渠首流量为Q0,三个支渠分水流量相应为Q1、Q2、Q3。对干渠而言,Q0为干渠毛流量,(Q1+Q2+Q3)则是干渠的净流量;但对支渠而言,Q1、Q2、Q3分别是一、二、三支渠的毛流量。干渠的毛流量与净流量的差值,即为干渠向三个支渠送水过程中,干渠渠首到各支渠分水口之间的干渠输水损失。依照上述概念,灌溉水的利用效率,可用以下四种系数来表示。
(1)渠道水利用系数(η渠)。为灌溉渠道净流量与毛流量的比值,它反映一条渠道中水可被利用的程度或水量损失情况,即
对已建成的灌区,管理部门为了精确地进行引水和配水,应对渠道水利用系数进行测定。
(2)渠系水利用系数(η系)。渠道流量稳定时,同一时间末级固定渠道净流量之和与渠首引入流量的比值。它表示从渠首到最末一级固定渠道中水可被利用的程度,是反映灌区自然条件及渠系工程技术状况和管理水平的综合指标。它的数值等于各级渠道水利用系数的乘积,即
式中:η干、η支、η斗、η农分别为干、支、斗、农各渠的渠道水利用系数。
在规划设计时,应根据灌区大小,水源情况,渠系布置以及渠道长度、土质、防渗措施和管理水平等因素,选定渠系水利用系数,表3-5可供参照。自流灌区渠系水利用系数选用表3-5中低值,提水灌区的渠系水利用系数稍高于自流灌区。
表3-5 灌区渠系水利用系数
(3)田间水利用系数(η田)。为实际灌入田间的有效水量(对旱作农田,指存蓄在计划湿润层中的水量;对水稻田,指存蓄在格田内的灌溉水量)与末级固定渠道(农渠)放出的水量之比值,即
式中:A农为农渠的灌溉面积,亩;m净为净灌水定额,m3/亩;W农净为农渠放出的净水量,m3。
田间水利用系数是衡量田间工程状况和灌水技术水平的重要指标。在田间工程完善、灌水技术良好的条件下,旱作农田的田间水利用系数可以达到0.9以上,水稻田的田间水利用系数可以达到0.95以上。
(4)灌溉水利用系数(η水)。为实际灌入田间的有效水量和渠道引入水量的比值,即
式中:A为全灌区的灌溉面积,亩;W毛为渠首引入的水量,m3。
以上这些经验系数的数值与灌区大小、渠床土质、渠道长度、防渗措施、田间工程状况、灌水技术水平以及管理工作水平等因素有关,在引用其他灌区的经验数据时,应注意这些条件要相近。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。