农田灌溉渠道渗漏损失的计算方法

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摘要：摘 要：渠道防渗损失是衡量灌渠输水效率的一个重要指标，输水损失的估算，对于评估渠道状况和输水利用水平具有积极意义。论述了对有防渗层渠道渗漏、无防渗层渠道渗漏两种情况下的输水渗漏损失计算方法，对于农田水利工程建设中，注重渠道防渗作用，并据此计

　　摘 要：渠道防渗损失是衡量灌渠输水效率的一个重要指标，输水损失的估算，对于评估渠道状况和输水利用水平具有积极意义。论述了对有防渗层渠道渗漏、无防渗层渠道渗漏两种情况下的输水渗漏损失计算方法，对于农田水利工程建设中，注重渠道防渗作用，并据此计算，适当采取科学合理的防渗技术措施，达到较好的经济和社会效益，具有很好的指导意义。

　　关键词：渠道防渗;渠道渗漏;无防渗层;有防渗层;计算方法
 

　　《南京农业大学学报(社科版)》(双月刊)创刊于2001年，是南京农业大学主办、教育部主管的综合性学术理论刊物，在体现学校学科特色的同时，兼顾其他人文学科。

　　确定农田灌溉渠道渗漏损失，最好的方法是进行现场实测，但那样往往需要花费一定的劳力和时间。因此在缺乏实测资料时，采用理论或经验公式计算，仍有一定的实际意义。计算渠道渗漏损失的公式很多，这里只介绍两种应用较广的公式，供参考。

　　1 无防渗层渠道的渗漏计算

　　可分别按自由渗漏及顶托渗漏两种情况计算渗漏损失。

　　1.1 自由渗漏情况下的渠道渗漏损失

　　1.1.1 放水初期

　　在渠道放水初期(即湿润土层阶段)渗漏损失可按下公式计算

　　St=0.0116Kt(b+2γ1h1+m2)(1)

　　式中 St—从渠道放水开始以后经过t时间的每公里渠长渗漏量(m3/s);

　　Kt—t時间的土壤渗透系数(m/昼夜)，可以从当地用同心环测渗法测出的Kt～t关系曲线中查得;

　　b—渠底宽度(m);

　　h—渠道水深(m);

　　m—渠道边坡系数;

　　γ1—考虑渠坡侧向毛管渗吸的改正系数，γ1≈1.1～1.4，毛细管作用强烈时应选用较大值。

　　1.1.2 行水时间较长时

　　当渠道行水时间较长(自由稳渗，即形成地下水峰阶段)时，按下公式计算

　　S=0.0116K(b+2γ1h1+m2)(2)

　　式中 S—每公里渠长渗漏量(m3/s);

　　K—土壤渗漏系数(m/昼夜);

　　其余符号意义同前。

　　S=0.0116K(B+Ah)(3)

　　式中 B—渠道水免宽度(m);

　　A值决定于m与B/h值，见图1。

　　当考虑土壤毛细管渗吸影响时，对于大型渠道，式(3)中的h应为hv;对于小型渠道，式(3)中的A、h应分别为Av、hV

　　Av=f(Bhv)，见图1

　　hv=h+(0.75～1.0)Hk

　　式中 Hk—毛细管水最大上升高度(m)，见表1。

　　在缺乏渠道断面尺寸和土壤渗漏系数资料的情况下，如进行初步设计时，渠道的渗漏损失常用下列经验公式估算

　　S=A′100Q1-m′(4)

　　或

　　σ=SQ×100%=A′Qm′(5)

　　式中 A′—土壤透水系数;

　　m′—土壤透水程度指数;

　　Q、S、σ意义同前。

　　对不同地区，系数A′和指数m′应根据当地实测资料确定。陕西省水利科学研究所实测泾、洛、渭三灌区黄土渠道的A′与m′值见表2。

　　在缺乏实测资料时，可参考采用表3的数值。

　　在实践中，可利用实测资料确定公式(4)中的A′、m′值，将式(4)取对数得

　　lgS=(1-m′)lgQ+lgA′100(6)

　　根据实测资料，以流量为横坐标，每公里渠长的渗漏量为纵坐标，点绘在对数格纸上，即得出一条直线(如图2)。(6)式即相当于一个直线方程式

　　y=Mx+C(7)

　　当Q1=1 m3/s，lg Q1=0，图2中直线在纵坐标上的截距C即为lgS1，则S1=A′100;

　　从式(4)来看，当Q1=1 m3/s时，Q1-m′1=1，亦得S1=A′100Q1-m′1=A′100。

　　故A′=100S1，即为所求之透水系数。

　　又(6)式中(1-m′)相当于(7)式中的M为图2中直线的斜率M=tanα=ba=1-m′，故

　　m′=1-ba(8)

　　用直尺在对数格纸上量出a、b的实际长度，就可按(8)式算出透水指数m′。

　　1.2 顶托渗漏情况下的渠道渗漏损失

　　如果地下水位较高，渠道渗漏受地下水顶托影响时，则实际渗漏量将比用上述公式计算的结果要小。这种情况下的渗漏损失，目前虽有不少公式计算的结果，但算式较繁琐，实际工作中很少采用。一般可按上述自由渗漏公式的计算结果，再乘一个校正指数求得，即

　　S顶=γ2S(9)

　　式中 S—自由渗漏情况下，每公里渠长的渗漏量(m3/s);

　　S顶—有地下水顶托情况下，每公里渠长的渗漏量(m3/s);

　　γ2—较正系数，根据渠道通过的流量及底下水位决定，具体数值见表4

　　2 有防渗层渠道渗漏的计算

　　渠道采用防渗措施后，其渗漏损失量最好根据现场实测资料确定。如无实测资料时，可按照下式估算

　　S防=βS(10)

　　式中 S防—有防渗层渠道每公里渠长的渗漏量(m3/s);

　　S—无防渗层渠道每公里渠长的渗漏量(m3/s);

　　β—渗漏量的折减系数，β+α=1，α为防渗效果。

　　对于有土质防渗层(土料夯实层果挂淤层)的渠道，渗漏损失尚可按下列公式计算

　　h防=0.0116K1[λ+δ2+Hkδ2b+2h1+m20.5λ+δ1+Hkδ1](11)

　　式中 K1—防渗层的渗透系数(m/昼夜)，根据实测资料确定;

　　δ1—渠坡防渗厚度(m);

　　δ2—渠底防渗厚度(m);

　　其余符號意义同前。

　　但地下水位在渠道下深度小于2倍原土壤毛细管水最大上升高度时，式(11)中的Hk应等于零。

　　S防=0.0116K1[2hsinθ(h2δ1+cosθ)+(hδ2+1)b](12)

　　式中 θ—边坡与水平面的夹角(°);

　　其余符号意义同前。

　　S防=0.0116K(B+Ah)1+AδB(KK1-1)=β1S(13)

　　β1=11+AδB(KK1-1)(14)

　　式中 β1—渗漏量的折减系数;

　　δ—防渗层的厚度(m);

　　A—系数;

　　B—渠道水面宽度(m);

　　K—渠床土壤渗漏系数(m/昼夜);

　　K1—防渗层渗漏系数(m/昼夜);

　　其余符号意义同前。

　　当K1=K或δ=0时，β1=1，则S防=S，即相当于没有防渗层的渗漏量;

　　当K10时，β1必然大于1;

　　当δ=BA时，β1=K1K，则S防=0.0116K1(B+Ah)，即当渗漏层厚度增至BA以后，渗漏量损失不会再减少，所以，公式13的适用条件是δ

　　对于防渗效果不够好，渗流在防渗层下是连续的渠道，渗漏量用公式(13)计算;对于防渗效果较好，防渗层下的渗漏不连续的渠道，其渗流量用公式(11)(12)进行计算。

　　以上两种计算农田灌溉渠道的渗水方法，在我们实际工作中还是比较简洁实用的。

　　参考文献：

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