摘 要：本文作者結合實際工作經驗，對灌區(qū)改造設計中的渠道水面線計算進行了分析介紹，供同行參考

　　關鍵詞：灌區(qū),改造設計,分析

　　農業(yè)是我國國民經濟的基礎產業(yè)，我國又是一個水資源相當貧乏的國家，我國現有大型灌區(qū)四百多個，中國水資源總量約為28124億m3，占全國有效灌溉面積的百分之三十多，我國人均水資源量排在世界一百多位，大型灌區(qū)是我國重要的糧棉油生產基地，農業(yè)用水是中國用水大戶，是解決人口吃飯問題的主力軍。在農業(yè)用水嚴重缺乏的情況下，灌區(qū)工程已不能適應我國農業(yè)和國民經濟發(fā)展要求，并且我國還存在著嚴重浪費水資源的現象，急需開展以節(jié)水為中心的續(xù)建配套與節(jié)水改造。大型灌區(qū)在農業(yè)和農村經濟發(fā)展中，發(fā)揮著不可替代的基礎作用，但也面臨著嚴峻的水資源短缺、工程設施老化和實現農業(yè)現代化等多方面的挑戰(zhàn)，進行以節(jié)水為中心的續(xù)建配套和改造勢在必行。大型灌溉節(jié)水改造涉及復雜的社會、經濟、環(huán)境因素，規(guī)劃的科學性、全局性、經濟性、可操作性顯得尤為重要，其中正確把握技術方向，制定科學、合理的技術路線是完成大型灌區(qū)節(jié)水改造的重要支撐條件。

　　現在，國家對大中型灌區(qū)的節(jié)水改造十分重視，為使日后能水資源充分發(fā)揮其效益，從1998年開始在全國范圍內全面啟動大中型灌區(qū)節(jié)水改造項目，以發(fā)揮灌區(qū)灌溉效益。我國的大中型灌區(qū)灌溉水利用系數只有0.4～0.6，實現灌區(qū)設計灌溉效益的根本途徑是通過灌區(qū)節(jié)水改造規(guī)劃進行技術咨詢，對灌區(qū)進行續(xù)建配套和節(jié)水改造，提高規(guī)劃水平，推進農業(yè)現代化進程，實現水資源的可持續(xù)利用，得出一條合理的新的渠道設計水面線，采取以節(jié)水為中心的工程，并以改造后新的設計水面線為綱領，實現農業(yè)灌溉技術和管理等綜合措施，農業(yè)灌溉技術和管理等綜合措施對灌區(qū)進行系統的改造，從而提高灌區(qū)的農業(yè)生產效益，這是大中型灌區(qū)改造設計的關鍵內容。灌區(qū)渠道嚴重老化,只能維持現狀,設備微機自動化程度低,不適應泵站現代化建設要求,制約了灌溉效益的發(fā)揮,限制著灌區(qū)的農業(yè)生產和農民奔小康的步伐。通過項目改造工程的實施,灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造,提高渠系水利用率,降低灌溉成本,節(jié)約水資源,提高灌區(qū)實灌面積,促進灌區(qū)效益的恢復與增長,可進一步改變當地農業(yè)狀況,可明顯改善當地群眾的貧困面貌,為逐步發(fā)展農林牧副業(yè),促進農業(yè)綜合開發(fā)奠定堅實的基礎,進一步推進農村小康社會的建設步伐。

　　對灌區(qū)工程進行系統而全面的改造在我國是一項史無前例的工作，對于灌溉工程的修復和現代化改造工作，在充分了解并掌握灌區(qū)工程的現狀的基礎上，世界糧農組織和國際灌排委員會提出了相關意見。我國各水利機構和科研院所對灌溉工程修復做了大量總結，并指出灌區(qū)改造的主要工程措施及非工程措施。即通過對工程的續(xù)建配套措施的整險加固，逐步推行用水戶自主管理灌區(qū)的方式。減少滲漏，降低渠道的糙率，執(zhí)行節(jié)水型灌溉制度，增加封水性，加強和完善量水設施，實行灌排分開、單灌單排。逐步完善田間配套工程，推進灌區(qū)信息化建設，對原有渠系及建筑物等進行重新布置，將各種新材料、新工藝、新技術、新思想、新方法結合，利用現代化測試手段進行量水，提高灌區(qū)現代化管理水平。提高灌區(qū)管理人員素質，以增強灌區(qū)管理效率。

　　1 灌區(qū)渠道水面線計算

　　渠道水面線。明渠水流是指在明渠中流動，可以是恒定流或非恒定流，或均勻流或非均勻流，具有顯露在大氣中的自由表面，水面上各點的壓強都等于大氣壓強。特點是明渠的底坡線、水面線、總水頭線彼此不平行。

　　水面線分析的目的在于預先判定水面線的一般形狀及其特性，分析的內容包括水面線是雍水曲線還是降水曲線，水面線的凹向，水面線兩端的變化趨勢。渠道的底坡可能存在正坡、平坡、逆坡等三種情況。對于不同底坡的渠道，首先要進行分區(qū);伴隨著流態(tài)的轉變，要產生水躍或水跌，具體發(fā)生何種類型的水面曲線，則應根據底坡的實際情況，參照其性質及外界控制條件進行確定。正坡明渠干擾遠端水流應為均勻流。

　　定性分析應注意定量計算的起始段面為控制斷面，緩坡渠道下有很遠處為均勻流，同一棱柱體渠道中，緩坡上均勻流為緩流。急流干擾波不能向上游傳遞，水流從急到緩，或者水流從緩到急，都會產生水躍。

　　渠道水面線計算�，F有的渠道水面曲線計算方法很多，如分段求和法、數值積分方法、水力指數法、圖解法等。我們運用分段求和法，適用于棱柱體和非棱柱體渠道。計算中要掌握斷面幾何要素及水力學要素，斷面比能、臨界水深及臨界底坡，其中斷面比能以過渠道最低點的水平面為基準面，比能曲線要注意使用在斷面形狀尺寸及流量一定的條件下，而臨界水深是指流量及斷面形狀尺寸一定的條件下，相應于斷面比能最小。臨界底坡在流量和斷面形狀尺寸一定的棱柱體正坡明渠中，取決于流量及斷面形狀尺寸，利用臨界底坡判斷明渠均勻流的水流流態(tài)，并與粗糙系數有關，臨界坡上的均勻流是臨界流;水面曲線的計算類型包括已知兩端水深，求流段距離。已知一端水深和流段距離，求另一端水深;計算步驟包括棱柱體明渠水面曲線，非棱柱體明渠水面曲線;計算機算法流程圖包括正常水深、臨界水深及臨界低坡、水面線。

　　2 項目區(qū)渠道改造設計水面線

　　在所有的輸配水渠道系統中，灌區(qū)渠道設計水面線分析與確定，關系到灌溉面積的大小。干渠作為主要的輸配水渠道，關系到灌區(qū)改造工程量的大小干渠的設計水面線是灌區(qū)渠系設計水面線的關鍵指標，關系到灌溉效益大小，干渠渠道水利用損失在渠系水利用損失中所占的比重也最大，所以考慮工程改造前后的實際情況變化，根據實際情況確定出最優(yōu)的水面線。

　　項目區(qū)渠道最優(yōu)設計水面線要充分考慮渠系建筑物的現狀，在對灌區(qū)附屬建筑物全面測量的基礎上，滿足渠道及渠系建筑物輸水及改造工程量最小，考慮灌區(qū)的實際情況，推求出新的改造設計的設計最優(yōu)水面線。

　　大型灌區(qū)的改造必須堅持高標準、高質量建設，必須有一套正確的建筑物高程資料。擬對整個干渠進行襯砌，經反復計算比較獲得建筑物過流所需的水頭，使干渠水面線進行新的復核并進一步優(yōu)化。最優(yōu)水面線分析原則要做到進行方案比較，有利于下級渠道分水取水，并在現有的條件下，使改造建筑物最少，總的工程量最小;最優(yōu)水面線分析方法從渠尾向渠首推求水面線，以利各支渠取水。重新確定建筑物的底板高程。

　　項目區(qū)渠道設計水面線改造方案的擬定時首先要進行水面線改造方案擬定，然后進行詳細分析，才能針對灌區(qū)存在的問題作多次方案研究，并在此基礎上對灌區(qū)附屬建筑物全面測量的基礎上，然后必須根據灌區(qū)現在的實際情況和需要，滿足下級渠道取水要求，最后才能提出合理的渠道設計水面線方案;必須考慮續(xù)建配套與節(jié)水改造，遵循改建工程量少，使渠中水流滿足明渠均勻流的條件;要解決灌區(qū)存在的各種問題，實行渠道設計水面線的優(yōu)化計算，通過計算機反復計算，求解出相應的數據。

　　3 結束語

　　我國的大中型灌區(qū)大多修建于20世紀六七十年代，由于當時的現代化水平低，因此建設標準低，工程老化失修嚴重，至使農業(yè)生產受到很大影響，嚴重影響了灌區(qū)工程效益發(fā)揮，因此，進行渠道水面線定量計算，進行灌區(qū)工程的改造與修復，進行渠道設計水面線的優(yōu)化分析，確定一條既能滿足灌區(qū)改造設計的目標，從渠尾向渠首逐段推求渠道水面線，是灌區(qū)續(xù)建配套改造的關鍵。

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