南水北调中线干线工程输水损失预测分析.pdf

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1、第３７卷第１１期人民黄河Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１１２０１５年１１月ＹＥＬＬＯＷＲＩＶＥＲＮｏｖ．，２０１５【水资源】南水北调中线干线工程输水损失预测分析王１２２森，刘秋常，郭磊（１．河南水利投资集团有限公司，河南郑州４５００００；２．华北水利水电大学，河南郑州４５００４５）摘要：为了较为准确地预测南水北调中线干线输水过程中的水量损失，通过分析渠道输水过程的主要损失水量计算方法，构建了相应的输水损失计算模型。利用京石段３次应急通水实测数据对预测模型进行了合理性验证，结果表明：利用输水损失模型计算得到的输水损失值与利用实测流量计算得到的输水损失值相差不大，精度满足要求，证明该模型是合理可行的

2、。关键词：输水损失；预测模型；水面蒸发；渠道渗漏；南水北调中图分类号：ＴＶ２１３．４文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１３７９．２０１５．１１．０１２南水北调中线工程输水线路长、设计流量大、沿线发皿的蒸发值。地质条件复杂［１－２］，如果产生渗漏水量损失将降低渠渠道蒸发损失与渠道蒸发面积、单位蒸发量呈正道水利用率，增大运行成本，还可能造成土壤沼泽化和比，因南水北调中线干线渠道坡降不同，故需先对渠道盐碱化。笔者在国内外研究基础上，充分利用实地调分段，分段原则是渠道底宽ｂ、坡比ｍ不变为一段。为研资料，分析南水北调中线输水过程中影响输水损失与气象站信息对应，约定第ｊ

3、个气象站点计算时间段Ｔ的主要因素，建立输水损失预测模型，并利用京石段３内的单位水面蒸发量为Ｅｊ，覆盖第ｊ个气象站泰森多次通水实测数据进行验证分析，以期为南水北调中线边形区域为Ωｊ。建立的计算时段Ｔ内渠道沿程蒸发水量调度与规划提供理论依据。损失水量预测模型为ｎ［１渠道输水损失计算理论Ｑ蒸发＝∑Ｅｉｂｉ＋２ｍｉｈｉ（ｔ）］ＬｉＴ{ｉ＝１（２）根据水量平衡原理［３］，渠道输水系统在输水过程Ｅｉ＝Ｅｊ（第ｉ渠道段∈Ωｊ）式中：３中的平衡关系见图１。Ｑ蒸发为渠道沿程蒸发损失水量，ｍ；ｎ为计算渠道所划分的段数；ｂｉ为渠道底宽，ｍ；ｍｉ为渠道坡降；Ｌｉ为第ｉ段渠道的长度，ｍ；ｈｉ（ｔ）为计算时段的水

4、深；Ｅｊ为第ｊ个气象站水面蒸发强度；Ｅｉ为第ｉ段渠道Ｔ时段内平均水面蒸发强度，计算时Ｅｉ的取值为该渠道段图１渠道水量平衡关系所在泰森多边形包含的气象站所测的水面蒸发强度。由图１可知，渠道输水损失水量主要包括：渠道水１．２渠道降水补给水量面蒸发水量、渠道渗漏水量、管理不力引发损失水量、渠道降水补给量是降水经汇流、入渗之后进入渠降水补给水量（当成损失的相反情况，计算时取负体的水量。对于降水量预测目前主要有统计法和数值值）。因管理不力引发的损失水量很难量化，这里暂天气预报法两种方法。其中统计法是将大量的历史气不考虑，其余各项损失水量计算分析如下。象资料运用统计方法进行降水量的预报，该方法在天

5、气预报中应用广泛。１．１渠道水面蒸发损失水量水面的蒸发是指水分从液态转化为气态逸出水面渠道降水补给与渠道受水面积成正比，故计算降的过程，用数学描述其值比较困难，影响因子也较多，水补给水量时同样需要先对渠道分段，分段原则为：同不但和水面形状有关，而且和温度、湿度、风速、风向等一渠道段内渠道开口宽度不变，第ｊ个气象站Ｔ时段因素有关。我国先后提出了计算蒸发的各种经验公内降水量为Ｐｊ，覆盖第ｊ个气象站泰森多边形区域为式，但都有一定的局限性，目前常用的有蒸发皿观测法［４］，表达式为收稿日期：２０１５０６０４基金项目：国家自然科学基金资助项目（９０５１００１８，５０６７９００６）。Ｅ水＝ｋＥ皿（１

6、）作者简介：王森（１９６３—），男，河南郏县人，高级工程师，从式中：Ｅ水为水面蒸发量；ｋ为蒸发皿折算系数；Ｅ皿为蒸事Ｅ水ｍ利ａ工ｉｌ：程２５研０５究１４工７８作２＠。ｑｑ．ｃｏｍ·４３·人民黄河２０１５年第１１期Ωｊ。建立的渠道降水补给水量预测模型为Ｐ损＝Ｑ损（８）ｎＱ引水－Ｑ分水Ｑ补给＝－∑ＰｉαＢｉＬｉ式中：３{ｉ＝１（３）Ｑ引水为计算时段内渠道进口引水量，ｍ；Ｑ分水为计算时段内研究渠段分水口分水量，３Ｐｉ＝Ｐｊ（第ｉ段渠道∈Ωｊ）ｍ。式中：３Ｑ补给为渠道降水补给水量，ｍ；Ｂｉ为渠道开口宽度，３渠道输水损失计算合理性验证ｍ；Ｐｉ为计算时段Ｔ内第ｉ段渠道的降水量；Ｐｊ为第ｊ个气象站

7、Ｔ时段内的降水量；α为折算系数，一般３．１工程概况取０．９。京石段总干渠全长３０７．４４２ｋｍ，明渠渠道长１．３渠道渗漏水量２０１．０４７ｋｍ，自２００８年建成后，已完成了４次向北京渠道渗漏水量是指渠道输、配水过程中通过渠床应急供水，积累了大量的实测通水数据［９－１０］。选取京表面渗入渠床土体而损失的水量。渠道渗漏及引起的石段前３次通水资料来验证损失模型的合理性及可靠土壤水分运动可采用Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程进行描述［５－６］：性。θ［ｈ