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所屬欄目:水力論文 發布日期:2010-09-01 08:30 熱度:
[摘要]通過對渠道滲漏量的計算以及對輸水損失的測定,探討減少輸水損失的防滲措施,分析渠道防滲的節水效果與經濟效益。
[關鍵詞]渠道防滲,節水效果,經濟效益,分析
1、渠道滲漏量的推算
由武漢大學編寫的《農田水利學》(第三版)一書中介紹渠道滲漏量的推算。書中認為要較準確推算渠道滲漏量,應通過實測方法確定;在沒有實測資料時,可用經驗公式推算。書中推薦了未防滲渠道用經驗公式或經驗系數估算輸水損失水量。
首先用經驗公式求出渠道輸水損失系數
σ=A/100Qmn(1)
式中:Q為每公里渠道輸水損失系數;Qn為通過渠道的凈流量;A、m分別為不同土質的透水系數和透水指數。
然后,再用公式計算渠道輸水損失量;
Ql=σLQn(2)
式中:Ql為渠道輸水損失流量;L為渠道長度。
書中還推薦有防滲層渠道的滲漏量估量公式:
S防=α/S(3)
式中:α/為滲漏量減少系數。其中。混凝土襯砌渠道α/=0.05-0.15。
目前,惠州市混凝土襯砌渠道其混凝土厚度一般為6cm左右,所以滲漏量減少系數取0.1較合適。
渠道輸水損失包括渠道內水面蒸發與水蒸騰損失(與是否防滲有關)和滲漏損失。從式①與②可知,混凝土襯砌防滲渠道的滲漏量只是為襯砌渠道輸水損失的10%。
2、輸水損失與灌水損失
灌溉水主要是從水庫、河流引來或提取的地表水,或用水泵從井內提取的地下水,通過采用必要的工程技術措施,引水到田間被作物吸收利用。灌溉水從水源引入到田間作物吸收利用,在這個過程中的水量損失,可分解成渠系輸水損失和田間灌水損失兩部分。因此輸水損失相應包含渠道輸水損失以及水田田間滲漏損失兩部分。
、偾垒斔畵p失測量
渠道損失水量測定方法分為動水測定法及靜水測定法。
a.動水測定法
根據渠道沿線的水文地質條件,選擇有代表性的渠段,中間無支流,其長度應滿足以下要求:流量小于lm3/s時,渠道長不小于lkm;流量為1~l0m3/s時,渠道長不小于3km;流量為10~30m3/s時,渠道長不小于5km;流量大于30m3/s時,渠道長不小于l0km。觀測上、下游兩個斷面相同時段的流量,其差值即為損失水量。
b.靜水測定法
選擇一段具有代表性的渠段,長度50~l00m,兩端堵死,渠道中間設置水位標志,然后向渠中充水,觀測該渠段內水位下降過程,根據水位變化即可計算出損失水量和渠系水利用系數。
渠段的水量損失測出后,換算成單位長度水量損失率σ,即可計算出渠道水利用系數:
ηS=1-σL(4)
式中:L為渠道長度(km)。
田間水利用系數的測定法。在灌區中選擇有代表性的灌溉地塊,通過實測灌水前后1-3天內土壤含水量的變化,計算凈灌水定額,用下式算出田間水利用系數:
(5)
式中:β1、β2分別為灌水前后作物計劃濕潤層的土壤含水率(以干土重的百分數表示);γ為土的干容重(t/m3);H為作物計劃濕潤層深度(m);其余符號意義同前。
渠道輸水損失測量在惠州市矮陂灌區各級渠道選擇有代表性的渠段共31段,總長度為109.5km,采用流速儀和堰板(梯形堰和三角堰兩種),按技術規范要求,進行渠道輸水損失測量。
實測資料表明:襯砌渠道的輸水損失僅為未襯砌渠道的20%。我認為此比例偏小,建議采用25%較妥。如前所述,混凝土襯砌渠道的滲漏量只是為襯砌渠道的10%,而渠道輸水過程中的水面蒸發及水蒸騰量應占輸水損失的15%,合計為25%。
、谒锾镩g滲漏量的調查
我們對水田田間滲漏量進行調查。采用有底(測水天騰發量)、無底(測水田滲漏量和騰發)和水面蒸發量三測箱為一組,對灌區內部土、壤土、沙土與坡地(含礫石壤土)的滲漏量進行實測。根據國際慣用的田間灌溉效率資料,結合惠州市矮陂灌區的實際,經分析,田間灌溉的效率表見表1。
綜合灌區的情況,田間灌區效率取0.9-0.93。
3、分析
按以上實測得出經驗公式計算,惠州市矮陂灌區全面防滲后的合成輸水效率為77.4%。設田間綜合灌溉效率為90%,防滲后水利用率可以高達69%。
輸水渠道采用防滲措施,在經濟上是否合算?為此我們選用輸水量分別為0.5、1、5、10m/s4種情況進行分析,輸水渠道長均為1km。流量0.5-1m3/s,采用U形槽防滲,流量在5-10m3/s時,采用厚5cm的混凝土預制塊襯砌。渠道輸水時間按6.5個月200d計。計算成果見表1。
表1防滲渠道經濟分析表
從表1中可見:
、 過流量越小,即小渠道,其損失率越高。
、 按一年渠道過水200d計,1km渠道節水達幾10萬m3至100多萬m3,年公里節水量相當可觀,效益極為明顯,而相應的造價約為10萬-31萬元。
、 設某渠道公里損失率為σ%,過流量為Q,流經X公里后,其余流量為Q=(1-σ)X*Q。如沙土,過流量為0.5m3/s。損失率為8.8%,經10km后,余流量Q余=(1-0.088)*0.5=0.2(m3/s)。經20km后,余流量只有0.08m3/s。
、 渠道防滲后,年節約1m3的造價約為0.2-0.35元。渠道襯砌每節約1m3的水,只需投入2-3.5分錢(壽命按10年算)。若壽命按15年算或更長算,成本更低。
文章標題:淺析渠道防滲的節水效果與經濟效益
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