南水北調(diào)中線干線工程輸水損失預(yù)測分析.pdf

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1、第３７卷第１１期人民黃河Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１１２０１５年１１月ＹＥＬＬＯＷＲＩＶＥＲＮｏｖ．，２０１５【水資源】南水北調(diào)中線干線工程輸水損失預(yù)測分析王１２２森，劉秋常，郭磊（１．河南水利投資集團(tuán)有限公司，河南鄭州４５００００；２．華北水利水電大學(xué)，河南鄭州４５００４５）摘要：為了較為準(zhǔn)確地預(yù)測南水北調(diào)中線干線輸水過程中的水量損失，通過分析渠道輸水過程的主要損失水量計算方法，構(gòu)建了相應(yīng)的輸水損失計算模型。利用京石段３次應(yīng)急通水實(shí)測數(shù)據(jù)對預(yù)測模型進(jìn)行了合理性驗證，結(jié)果表明：利用輸水損失模型計算得到的輸水損失值與利用實(shí)測流量計算得到的輸水損失值相差不大，精度滿足要求，證明該模型是合理可行的

2、。關(guān)鍵詞：輸水損失；預(yù)測模型；水面蒸發(fā)；渠道滲漏；南水北調(diào)中圖分類號：ＴＶ２１３．４文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１３７９．２０１５．１１．０１２南水北調(diào)中線工程輸水線路長、設(shè)計流量大、沿線發(fā)皿的蒸發(fā)值。地質(zhì)條件復(fù)雜［１－２］，如果產(chǎn)生滲漏水量損失將降低渠渠道蒸發(fā)損失與渠道蒸發(fā)面積、單位蒸發(fā)量呈正道水利用率，增大運(yùn)行成本，還可能造成土壤沼澤化和比，因南水北調(diào)中線干線渠道坡降不同，故需先對渠道鹽堿化。筆者在國內(nèi)外研究基礎(chǔ)上，充分利用實(shí)地調(diào)分段，分段原則是渠道底寬ｂ、坡比ｍ不變?yōu)橐欢?。為研資料，分析南水北調(diào)中線輸水過程中影響輸水損失與氣象站信息對應(yīng)，約定第ｊ

3、個氣象站點(diǎn)計算時間段Ｔ的主要因素，建立輸水損失預(yù)測模型，并利用京石段３內(nèi)的單位水面蒸發(fā)量為Ｅｊ，覆蓋第ｊ個氣象站泰森多次通水實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證分析，以期為南水北調(diào)中線邊形區(qū)域為Ωｊ。建立的計算時段Ｔ內(nèi)渠道沿程蒸發(fā)水量調(diào)度與規(guī)劃提供理論依據(jù)。損失水量預(yù)測模型為ｎ［１渠道輸水損失計算理論Ｑ蒸發(fā)＝∑Ｅｉｂｉ＋２ｍｉｈｉ（ｔ）］ＬｉＴ{ｉ＝１（２）根據(jù)水量平衡原理［３］，渠道輸水系統(tǒng)在輸水過程Ｅｉ＝Ｅｊ（第ｉ渠道段∈Ωｊ）式中：３中的平衡關(guān)系見圖１。Ｑ蒸發(fā)為渠道沿程蒸發(fā)損失水量，ｍ；ｎ為計算渠道所劃分的段數(shù)；ｂｉ為渠道底寬，ｍ；ｍｉ為渠道坡降；Ｌｉ為第ｉ段渠道的長度，ｍ；ｈｉ（ｔ）為計算時段的水

4、深；Ｅｊ為第ｊ個氣象站水面蒸發(fā)強(qiáng)度；Ｅｉ為第ｉ段渠道Ｔ時段內(nèi)平均水面蒸發(fā)強(qiáng)度，計算時Ｅｉ的取值為該渠道段圖１渠道水量平衡關(guān)系所在泰森多邊形包含的氣象站所測的水面蒸發(fā)強(qiáng)度。由圖１可知，渠道輸水損失水量主要包括：渠道水１．２渠道降水補(bǔ)給水量面蒸發(fā)水量、渠道滲漏水量、管理不力引發(fā)損失水量、渠道降水補(bǔ)給量是降水經(jīng)匯流、入滲之后進(jìn)入渠降水補(bǔ)給水量（當(dāng)成損失的相反情況，計算時取負(fù)體的水量。對于降水量預(yù)測目前主要有統(tǒng)計法和數(shù)值值）。因管理不力引發(fā)的損失水量很難量化，這里暫天氣預(yù)報法兩種方法。其中統(tǒng)計法是將大量的歷史氣不考慮，其余各項損失水量計算分析如下。象資料運(yùn)用統(tǒng)計方法進(jìn)行降水量的預(yù)報，該方法在天

5、氣預(yù)報中應(yīng)用廣泛。１．１渠道水面蒸發(fā)損失水量水面的蒸發(fā)是指水分從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)逸出水面渠道降水補(bǔ)給與渠道受水面積成正比，故計算降的過程，用數(shù)學(xué)描述其值比較困難，影響因子也較多，水補(bǔ)給水量時同樣需要先對渠道分段，分段原則為：同不但和水面形狀有關(guān)，而且和溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等一渠道段內(nèi)渠道開口寬度不變，第ｊ個氣象站Ｔ時段因素有關(guān)。我國先后提出了計算蒸發(fā)的各種經(jīng)驗公內(nèi)降水量為Ｐｊ，覆蓋第ｊ個氣象站泰森多邊形區(qū)域為式，但都有一定的局限性，目前常用的有蒸發(fā)皿觀測法［４］，表達(dá)式為收稿日期：２０１５０６０４基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（９０５１００１８，５０６７９００６）。Ｅ水＝ｋＥ皿（１

6、）作者簡介：王森（１９６３—），男，河南郟縣人，高級工程師，從式中：Ｅ水為水面蒸發(fā)量；ｋ為蒸發(fā)皿折算系數(shù)；Ｅ皿為蒸事Ｅ水ｍ利ａ工ｉｌ：程２５研０５究１４工７８作２＠。ｑｑ．ｃｏｍ·４３·人民黃河２０１５年第１１期Ωｊ。建立的渠道降水補(bǔ)給水量預(yù)測模型為Ｐ損＝Ｑ損（８）ｎＱ引水－Ｑ分水Ｑ補(bǔ)給＝－∑ＰｉαＢｉＬｉ式中：３{ｉ＝１（３）Ｑ引水為計算時段內(nèi)渠道進(jìn)口引水量，ｍ；Ｑ分水為計算時段內(nèi)研究渠段分水口分水量，３Ｐｉ＝Ｐｊ（第ｉ段渠道∈Ωｊ）ｍ。式中：３Ｑ補(bǔ)給為渠道降水補(bǔ)給水量，ｍ；Ｂｉ為渠道開口寬度，３渠道輸水損失計算合理性驗證ｍ；Ｐｉ為計算時段Ｔ內(nèi)第ｉ段渠道的降水量；Ｐｊ為第ｊ個氣象站

7、Ｔ時段內(nèi)的降水量；α為折算系數(shù)，一般３．１工程概況?。埃埂＞┦慰偢汕L３０７．４４２ｋｍ，明渠渠道長１．３渠道滲漏水量２０１．０４７ｋｍ，自２００８年建成后，已完成了４次向北京渠道滲漏水量是指渠道輸、配水過程中通過渠床應(yīng)急供水，積累了大量的實(shí)測通水?dāng)?shù)據(jù)［９－１０］。選取京表面滲入渠床土體而損失的水量。渠道滲漏及引起的石段前３次通水資料來驗證損失模型的合理性及可靠土壤水分運(yùn)動可采用Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程進(jìn)行描述［５－６］：性。θ［ｈ