渭干河渠系有效利用系数调查报告课稿

新疆渭干河灌区农业灌排工程系新疆塔里木农业灌排工程与环保第一期工程项目的组成部分，是利用外资由世界银行贷款的建设项目，它的建成对渭干河流域灌区的改建和兴建水利工程，开发水土资源，改善低产田生产条件，以促进当地农业生产的发展，进而推动地区经济的发展起到了巨大的推动作用。渭干河灌区的库、沙、新三县在世行一期项目实施前曾做过一次灌区渠系有效利用系数的调查，对未防渗前的渠系有效利用率有了初步的了解，未防渗前库车县灌区渠系综合有效利用系数为0.38、沙雅县为0.36、新和县为0.40。但随着渠道衬砌工程的完成，灌区的渠系有效利用率有所提高，截止目前为止，渭干河灌区实施世行贷款工程已运行了三年，为求得新的渠系有效利用系数，正确评估防渗后的工程效益和为灌区今后的运行管理提供科学依据。为此受渭干河流域管理处的委托，我局于2000年7月、11月，2001年3月分三次对渭干河灌区进行渠系有效利用系数的调查，根据调查目的，我们选择了典型灌区和渠段进行实地测量。分别在调查渠系的上、中、下游各选一典型灌区，每个典型灌区内选择了典型渠系和典型渠段：库车县跃进总干渠上游选了排孜瓦提支渠，中游选择了克其力克支渠，下游东河塘干渠;红星总干渠上游选定了阿拉哈格干渠，中游选阿克吾斯塘干渠，下游选哈拉哈塘干渠；沙雅总干渠选了上游的海楼干渠，中游的古力巴克干渠，下游托依堡干渠；新和总干渠选了上游塔什力克干渠，中游尤鲁都斯干渠，下游桑塔农场渠。调查方法采用动水法，也就是流速跟踪法，把渠系分成总干、干、支、斗、农五段渠道，利用上断面平均流速推算传播时间，将上断面所施测的流量跟踪测至田间，观测上、下游两个断面同一时段的流量。此方法在无条件进行静水法测量渗漏损失的情况下，所测的结果还是比较可靠的。流量测验的方法采用的是流速面积法，按《水文测验规范》执行，测验过程中的各个环节均严格执行GB50179-93《水文测验新规范》。测量的仪器采用我国水文系统使用的LS25-1型流速仪和LS10型流速仪，这两种仪器经厂家分析其标准差SeW1%-2%，其自身的精度已达到国际标准，可以保证测量精度。参加调查的人员均为有一定工作经验的工程师和助理工程师，调查的成果报告经自治区水文局专家评审，认为成果可靠合理。此次调查工作分丰、平、枯三个时期，历时48天，圆满完成了调查任务。调查总干渠长度为 47.93km，调查干渠长度79.2km，调查支渠长度90.55km，调查斗渠长度69.69km，调查农渠长度25.19km，共计调查渠道长度312.56km，共布设468个测流断面，施测468份流量，以大量的实测资料为基础，分别得出库、沙、新三县总干渠、干渠、支渠、斗渠、农渠的渗漏损失情况，并在此基础上分析计算出渭干河灌区库车县、沙雅县、新和县、三县渠系综合有效利用系数分别为0.48、0.48、0.50，与未防渗前相比分别提高了0・10、0.12、0.10，充分体现了项目区三县的工程效益。在对渭干河流域灌区库、沙、新三县的渠系有效利用系数的调查过程中，得到渭干河流域管理处和三县水利局领导的大力支持，同时得到渭干河管理处水盐监测站工作人员的协助，在此一并表示感谢。1.灌区自然地理概况1.1地理位置渭干河灌区位于渭干河流域山前冲积倾斜平原上，灌区包括新和县的全部和库车沙雅两县的大部。东邻库车河灌区，西与阿克苏市、温宿县接壤，南接塔里木河北岸灌区，北至秋里塔格山南麓，灌区总地面积为923.58万亩，是阿克苏地区最大的灌区，渭干河是灌区主要的灌溉水源。1.2地形、地貌渭干河灌区是典型的冲积扇地形地貌。由于河水冲刷作用影响，形成由东向西南方向岗洼相间，形如手掌的特殊地形。灌区地势由扇顶向扇底倾斜，海拔高程逐渐降低，灌区扇顶海拔高程1036m，扇底海拔高程950m。灌区上部地面纵坡较陡约1/100〜1/400，中部纵坡较缓约1/400〜1/2000，下部1/2000〜1/5000。1.3水文、气象1.3.1水文渭干河是灌区唯一的地表水水源，多年平均径流量为23.9X108m3，经克孜尔水库调蓄后，可供水量多年平均22.81X108m3,75%保证率可供水量20.41X108m3,50%保证率可供水量22.1X108m3。渭干河主要支流为木扎提河，发源于哈尔克它乌山的汗腾格里东侧的喀拉库勒冰川，流经拜城盆地汇集了卡普斯浪河、台尔维其克河、卡拉苏河、克孜尔河后称渭干河。据千佛洞水文站1953-1985年资料统计，多年平均流量69.5m3/S,多年平均径流量21.9X108m3，实测最大流量1840能/S，最小流量14.43m3/S,河道径流组成：冰川积雪融水占30%，降水占16%，地下水补给53.4%，年际变化稳定，但年内季节分配不均，3-5月为枯水期，占全年径流量的14.8%，6-8月为洪水期，占全年径流量的48%，洪水为融雪与暴雨混合型，历时一般2-4天，河道多年平均输沙量794万吨，实测最大输沙量2162.7万吨/年，多年平均含沙量4.39kg/m3，最大含沙量132kg/m3。自1992年克孜尔水库建成并投入运行后，渭干河克孜尔水库以下径流年调节得以实现，由于克孜尔水库的调节作用，使得3-4月水库下泄水量及灌区引水量有较大提高，在一定程度上缓解了本地区春旱用水矛盾，同时也进一步提高了渭干河水资源利用效率。同时由于克孜尔水库的调蓄，使得灌溉渠系引水的含沙量和输沙量大幅度减小，减少了各级渠道的泥沙淤积，一定程度上也增大了灌区渠道的渗漏量。该流域地下水资源量丰富，地下水总补给量17.95X108m3,其中渭干河补给2.18X108m3/年，河床渗漏1.0X108m3/年,渠系渗漏补给12.8X108m3/年，平原水库渗漏0・24X108m3/年，田间渗漏1.72X108m3/年,而潜水天然蒸发11.1X108m3/年，地下水年可开采量为0.709X108m3，整个灌区地下水埋深在2-5m之间。据1997-2000年，渭干河流域管理处进行的地下水位观测资料看：地下水流以渭干河出山口处为起点，总体上是沿冲积平原自北向南流动，与地形、地貌相同，地下水分布也具扇形散开趋势。沿主要灌溉干渠形成水脊，两干渠间形成水谷，地下水有自灌溉农区向其相间低洼荒地迁移汇集的趋势。随着项目工程中排水系统的建成，特别是骨干排水沟渠的开通运行，疏干了低洼地的积水，同时也降低了相应地域的地下水位。灌区的地下水位自洪积扇顶的1020m降至下游沙雅灌区的965m，从渠道分级角度讲，总干渠、干渠所处地区的地下水埋深较大，一般在（3-5）m之间，支、斗、农渠所处的地区地下水埋深逐渐减小，一般在（2-4）m之间，从各县角度讲，新和、库车县灌区的地下水埋深普遍比沙雅灌区的埋深大。1.3.2气象：灌区位于中纬度地带，远离海洋，属典型内陆型北温带干旱气候，其多年平均气温10.7°C，多年平均降水量47.3mm，多年平均蒸发量2130.8mm，平均日照时数2888.7小时，太阳光幅射量为144.6千卡/cm2，全年无霜期209天，冻土深度一般在70cm左右，灌区主要灾害性气候为冰雹和风害。1.4灌区土壤质地：渭干河冲积平原过去受河水散流，泛滥沉积的影响，形成高差不大的沿河相分布的缓岗地与槽形低洼地。现有耕地多分布在沿渠缓岗地上，槽形低洼地则成为干排积盐地。土壤岩性以轻壤和沙壤为最多，中壤、重壤粘土均有少量分布，土壤颜色有棕黄、棕灰、青灰、红棕色，灌区土壤肥力特点:缺磷少氮钾有余。灌区内有近50%为非盐化土，非盐化土除分布在灌区上游外，主要分布在河道及大型灌区或有完善灌排系统土地上，零星散布有轻盐化土，甚至中、重盐化土。从灌区上游新和县、库车县到下游沙雅县，地层土壤从砂砾石渐变为砂壤、壤土，颗粒由粗变细，在垂直方向，表层50〜70cm为细颗粒，70cm以下为粗颗粒地层，灌区的总干渠、干渠挖深均在粗颗粒地层中。2灌区水利工程现状渭干河灌区是一个古老的灌区，自秦汉时期开始，经劳动人民数千年的开发，逐步形成了渭干河绿洲。改革开放以来，随着克孜尔水库建成和引进世界银行贷款，对部分骨干灌、排工程进行了改造，使原本较分散、零乱的灌区变成一个集蓄、引、输、灌、排为一体的统一完整的特大型农业灌区。目前渭干河龙口上游已兴建一座年调节的山区拦河水库-克孜尔水库，水库总库容6.4X108m3，兴利库容4.77X108m3，在水库下游40km渭干河出山口处，60年代修建了一座唯一的渭干河灌区引水枢纽，该引水渠首与电站合为一体。渭干河总干渠兼作电站尾水渠，渭干河总干渠末端有库车、沙雅、新和县三县分水闸，按比例向库车东风总干渠和跃进总干渠、沙新总干渠分水。沙新总干渠尾部设有沙新总分水闸，按比例向沙雅总干渠和新和总干渠分水。各县总干渠则通过干、支、斗、农渠进入灌区，形成较规范完整的灌溉体系。截止2000年，建成各级渠道2775条，总长5441.61km，已防渗段735.74km，其中总干渠防渗86.0km，干渠防渗253km，支渠防渗226km，斗渠防渗171km。库车县五级渠道防渗长度约占灌区防渗渠道总长度的35.4%，新和县五级渠道防渗长度约占33.3%，沙雅县五级渠道防渗长度约占灌区防渗渠道总长的24.8%，从渭干河整个灌区渠道的防渗程度看，库车、新和两县的防渗程度较高，沙雅县较低。配置建筑物934座，平整土地80.7万亩，建成总排干、排干骨干排水体系，解决部分排水出路，但排水系统不配套，尤其是斗、农排不健全。共开挖排水干渠13条，总长4040km，支、斗、农渠225条，总长867km，灌区排水分别以英达雅河与沙雅总排干为排水通道，库车草湖和塔里木河为承泄区。灌溉区方式由大水漫灌逐步改为沟畦灌，并试点开展供水到户、用水签证、凭卡供水的新的灌溉管理模式。灌区渠系有效利用系数1992年调查值0.30，通过渠道改建和渠系防渗缩短了输水时间，提高了水的利用效益，渠系有效利用系数已提高至2000年的0.49。3.典型灌区及测量渠段的选择3.1典型灌区的选择由于渭干河灌区各县分灌区较多，渠系分布较复杂。灌区各级渠道输水距离较长，水流所经过的土壤质地，地下水埋深、植被，渠道挖深等影响输水效果的因素差异较大，为满足推求灌区利用系数的精度要求，在无法对灌区的渠系全面调查的情况下，选择各县有代表性的典型灌区进行调查，用典型灌区调查结果代表灌区的综合情况。各县典型灌区及渠段的选择是充分考虑灌区的地理位置，渠系所经过的地层、植被、地下水埋深、长度、灌溉面积等因素确定的。分别在调查渠系的上游、中游、下游各选一典型灌区，每个典型灌区内选择了典型渠系，每个典型渠系上选择了有代表性的渠道。库车县跃进总干渠上游选了排孜瓦提支渠，中游克其力克支渠，下游东河塘干渠；红星总干渠上游选了阿拉哈格干渠，中游阿克吾斯塘干渠，下游哈拉哈塘干渠；沙雅总干渠选了上游海楼干渠，中游选古力巴克干渠，下游托依堡干渠；新和总干渠选了上游塔什力克干渠，中游尤鲁都斯干渠，下游桑塔木农场渠。这些灌区自渭干河冲积扇上端均匀分布至扇底部，较好地控制了灌区各种土壤岩性，贯穿了不同的地形、地貌，为全面、准确地推求灌区渠系有效利用系数奠定了基础，由此取得的调查成果是有较好代表性的灌区调查渠系的分布见图1。3.2典型渠段的选择在所选择的典型渠系上选择具有⑴有足够长度的渠段以满足精度要求，⑵为经过防渗处理的渠道，⑶代表性好，测验渠段顺直，完整规则，水流集中；⑷上、下游两个断面中间无分流、岔流、回流、死水等现象，⑸交通便利，同时要具备一定的测验条件，按《节水灌溉技术规范》S1207-98的要求，所选渠段的长度基本满足规范要求，极少数渠段长度较短，详见表2。渠道实测长度与规范允许长度对照表表2县别项目渠道级别库车县新和县沙雅县平均实测长度(km)规范长度(km)毛流量(m3/s)平均实测长度(km)规范长度(km)毛流量(m3/s)平均实测长度(km)规范长度(km)毛流量(m3/s)总干渠15.7N1042.22.18N1032.847.5N1018.7干渠21.3N39.620.5N39.210.3N36.63支渠13.9N34.279.3N32.511.3N34.38斗渠2.16N31.842.55N30.472.4N31.13农渠1.0N10.121.01N10.0710.68N10.134.调查方法的可靠性4.1调查方法本次渠系有效利用系数调查采用动水法，即流速跟踪法，即将灌区分为五级渠道：总干、干、支、斗、农，利用上断面平均流速推算传播时间，将上断面所施测的流量跟踪测至田间观测上、下游两个断面同一时段的流量。此方法1992年由阿克苏水文勘测大队承担的渭干河渠系有效利用系数调查中使用，调查所得计算值与自治区水科院利用经验公式推求的渠系有效利用系数及1993年5月渭干河管理处调查的渠系有效利用系数非常接近，证明了此方法在无条件进行静水法测量渗漏损失的情况下，所测结果还是比较可靠的，且对灌区灌溉用水影响较小。这一方法要求严格控制测流时段的水位稳定，在所选定的渠段上控制出入流，根据上断面平均流速推算传播时间，以确定到达下断面的时间和测流时间，以便于及时施测。在进行上断面测量时至下断面测量完成前，由专人在上断面处观测水位，以确保流量稳定，其它人员赶往下断面做好下断面的测量准备工作，水流到达后马上施测，施测断面间的渠道长度用皮尺丈量，精度符合要求。4.2测验仪器的使用测量仪器采用我国水文系统使用的由水利部重庆水文仪器厂生产的各类流速仪，据该厂报告介绍：对该厂生产的千余台不同类型流速仪分析，结果其标准差SeW1%〜1.2%，对同一类型流速仪平均率定公式与一标准率定公式相差不超过土0.6%〜1.0%,仪器已达国际标准，曾荣获国家银奖。本次测流所采用流速仪在流速较大时使用LS25-1型流速仪，流速较小时使用LS10型流速仪，且每架新检定的流速仪累积使用时数不超过80小时，保证了流速仪自身精度的要求。4.3流量测验方法及精度流量测验方法采用的是流速面积法，按《水文测验规范》中的精测法施测，测验过程中的各个环节均严格执行GB50179-93水文测验新规范。垂线布设最少不少于5条，并准确控制了测流断面的几何形状，测流历时在100秒以上，相对误差0.5%以下，系统误差控制在±1%范围内，随机不确定度控制在±5%范围内。起点距的测量均使用皮尺重复测量两次，以控制误差在土1.0%以下，水深测量每条垂线重复测两次，取其平均值，测深误差不超过±2%，测流时严格四随工作，做到随测流、随计算、随校核、随分析，一渠段完成后要进行损耗量计算，发现问题及时返工。调查人员均为大中专院校毕业，有一定工作经验的工程师及助理工程师担任，严格按水利部颁水文测验规范执行，并由水文勘测局书记（付局长、工程师）亲自带队进行外业调查及内业的整理、计算，以保证资料质量，所测得结果经分析是合理的。5.实测资料的分析、整理及计算5.1实测资料的整理分析根据渭干河灌区渠系现状，将现有渠系分为总干渠、干渠、支渠、斗渠、农渠五级，渠道的分级严格按项目办及渭干河管理处绘制的大比例水利工程现状图所示进行分级，每级渠道上选典型渠段进行调查，所得资料首先进行“四随”工作并进行合理性检查，去粗求精、去伪存真，然后将经过合理性检查的资料整理计算，每公里渗漏损失率及利用系数的计算均采用《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99中的有关方法及公式计算。5.2成果的计算5.2.1渠段每公里渗漏损失的计算：用下式计算：a=（Q上一Q下）/Q上/IX100%Q上-上断面流量单位（ma/s）Q下-下断面流量单位（ma/s）L-上、下测流断面间距单位：km5.2.2渠系有效利用系数的计算：用下式计算：N=1-aLa-每公里渗漏损失系数L-渠道长度单位：kmN-有效利用系数5.2.3计算方法说明本次调查所选定的总干、干、支三级渠道绝大多数是已防渗渠道，每级渠道未防渗段很小，斗、农两级渠道绝大多数是未防渗渠道，从整个灌区看，总干、干、支三级渠道基本全防渗，斗、农渠基本未防渗，调查成果对整个灌区是有代表性的。在具体计算过程中，总干渠、干渠、支渠总长由地区项目办及渭干河管理处提供，斗渠、农渠一般较短，实测时都把一条完整的渠道从首端测至末端，可直接采用实测段长度。我们首先把2000年7月的调查值一一渠段每公里渗漏损失，按实测段，计算段进行计算，以实测段每公里渗漏损失系数代替相邻未实测段的渗漏损失系数，用长度做为权重进行加权计算，算出该级渠道的每公里渗漏损失系数，再用该级渠道的每公里渗漏损失率计算出该级渠道有效利用系数。按此方法分别算出总干渠、干渠、支渠、斗渠、农渠的有效利用系数和每公里渗漏损失，再将2000年11月、2001年3月的调查值按此法进行计算，将同一灌区同一级渠道汇总，进行算术平均，求得测次同一级渠道平均每公里渗漏损失，由测次同一级渠道平均每公里渗漏损失率推求测次平均有效利用系数，最后将各典型渠系按总干渠f干渠f支渠f斗渠f农渠(田间)五级的顺序，将沿程各级渠道的测次平均有效利用系数连乘，求得该渠系的有效利用系数。再将各县上游、中游、下游各典型灌区的利用系数算术平均求得各县综合有效利用系数，然后将新和县、沙雅县、库车县三县渠系综合有效利用系数算术平均，求得渭干河灌区渠系综合有效利用系数。计算过程及计算结果见表3、表4、表5、表6、表7。(1)总干渠本次调查，总干渠调查了4条，其中库车县两条，分别为跃进总干局和红星总干渠，沙雅县一条一沙雅总干渠，新和县一条一新和总干渠，其中跃进总干渠调查了二段，调查渠长12.2km，占渠道全长的48.6%，每公里渗漏损失系数0.0095,有效利用系数0.76。红星总干渠调查了一段，共计6.2km，每公里渗漏损失系数0.0148,有效利用系数0.91。沙雅县总干渠分三段进行调查，调查渠长27.05km，占渠道全长的57%。每公里渗漏损失系数0.0056。渠系有效利用系数0.73。新和总干渠全长2.18km，实测2.18km，每公里渗漏损失系数0.0153，渠系有效利用系数为0.967。干渠本次调查共调查干渠9条，其中库车县4条，跃进灌区1条，红星灌区3条，沙雅总干渠3条，新和总干渠3条，由于渠道较长，末能全线施测。支渠共调查支渠12条，长度一般在3—10km，部分支渠实测长度较短。斗渠、农渠共调查斗、农渠46条，其中斗渠24条，农渠22条。