通过渠道防渗,减少输水损失,是大中型灌区实行节水灌溉的重要措施。渠道采取防渗措施后,在不同的流量下,每公里防渗渠道输水损失将减少多少?经济上是否合算?我们通过对华南地区渠道防渗的实践,做了一些研究和探讨。
一
1975年,由广东省水利电力局编写的《农田水利工程》一书中介绍渠道渗漏量的推算。认为要较准确推算渠道渗漏量,可用实测方法;没有实测资料时,可用经验公式推算。书中推荐了无防渗层渠道的渗漏公式:
S=10AQ1-m | ① |
式中:S为l公里渠道输水损失量,Q为通过渠道的净流量,A、m分别为不同土质的透水系数和透水指数。
书中还推荐有防渗层渠道的渗漏量估算公式:
S阴=α'S | ② |
式中:α'为渗漏量减少系数。其中,混凝土衬砌渠道α'=0.05~0.15。
目前,海南省混凝土衬砌渠道其混凝土厚度一般为5厘米左右,所以渗漏量减少系数取0.15较合适。
渠道输水损失包括渠道内水面蒸发与流水蒸腾损失(与是否防渗无关)和渗漏损失。从式①与②可知,混凝土衬砌防渗渠道的渗漏量只是未衬砌渠道输水损失的15%。
二
1991~1992年间,亚洲开发银行技术援助230万美元,开展海南琼北地区(松涛灌区)水资源开发利用研究项目,分别开展了渠道输水损失测量和水田田间渗漏量调查。
渠道输水损失测量在松涛灌区各级渠道选择有代表性的渠段共51段,总长度为242.3公里,采用流速仪和堰板(梯形堰和三角堰两种),按技术规范要求,进行渠道输水损失测量。
实测资料表明:衬砌渠道的输水损失仅为未衬砌渠道的25%。我认为此比例偏小,建议采用30%较妥。如前所述,混凝土衬砌渠道的渗漏量只是未衬砌渠道的15%,而渠道输水过程中的水面蒸发及流水蒸腾量应占输水损失的15%,合计为30%。
三
我们对水田田间渗漏量进行调查。采用有底(测水田腾发量)、无底(测水田渗漏量和腾发量)和水面蒸发量三测箱为一组,对灌区内部土、壤土、沙土与坡地(含砾石壤土)的渗漏量进行了实测。
根据国际惯用的田间灌溉效率资料,结合松涛灌区的实际,经分析,田间灌溉效率见表一。
综合全灌区的情况,田间灌溉效率取0.90~0.93。
田间效率表 |
作物 | 黏土 | 壤土 | 沙壤土 | 坡地 |
早稻 | 0.97 | 0.95 | 0.93 | 0.93 |
晚稻 | 0.97 | 0.95 | 0.93 | 0.93 |
冬薯 | 0.84 | 0.78 | 0.74 | 0.78 |
花生 | 0.84 | 0.78 | 0.74 | 0.78 |
蔬菜 | 0.84 | 0.78 | 0.74 | 0.78 |
甘蔗 | 0.70 | 0.60 | 0.55 | 0.60 |
四
按以上实测得出的经验公式计算,松涛灌区全面防渗后的合成输水效率为77.4%。设田间综合灌溉效率为90%,防渗后水的利用率可高达69%。
输水渠道采用防渗措施,在经济上是否合算?为此,我们选用输水流量分别为0.5、1、5、10立方米每秒4种情况进行分析,输水渠道长均为1公里。流量0.5~1立方米每秒时,采用U形槽防渗,流量在5~10立方米每秒时,采用厚5厘米的混凝土预制块衬砌。渠道输水时间按6.5个月200天汁。计算成果见表二。
防渗渠道经济分析表 |
项目 | 流量(m3/s) | 0.5 | 1 | 5 | 10 |
公里造价(万元) | 9 | 14 | 22 | 31 | |
公里损失流量(m3/s) | 壤土 | 0.03 | 0.039 | 0.065 | 0.079 |
沙土 | 0.044 | 0.059 | 0.099 | 0.107 | |
公里节水流量(m3/s) | 壤土 | 0.021 | 0.027 | 0.045 | 0.055 |
沙土 | 0.031 | 0.041 | 0.069 | 0.055 | |
年公里节水量(m3) | 壤土 | 36.3 | 46.6 | 77.8 | 95.0 |
沙土 | 53.6 | 70.8 | 119.2 | 145.1 | |
公里损失率(%) | 壤土 | 6 | 3.9 | 1.3 | 0.79 |
沙土 | 8.8 | 5.9 | 2 | 1.2 | |
年节约1m3水的造价(元) | 壤土 | 0.25 | 0.30 | 0.28 | 0.33 |
沙土 | 0.17 | 0.20 | 0.18 | 0.21 | |
从表二中可见:
1.过流量越小,即小渠道,其损失率越高。
2.按一年渠道过水200天计,1公里渠道节水达几十万立方米至一百多万立方米,年公里节水量相当可观,效益极为明显,而相应的造价约为10万~31万元。
3.设某渠道公里损失率为σ%,过流量为Q,流经X公里后,其余流量为Q=(1—σ)x·Q。如沙土,过流量为0.5立方米每秒,损失率为8.8%,经10公里后,余流量Q余=(1-0.088)×0.5=0.2(立方米每秒)。经20公里后,余流量只有0.08立方米每秒。
4.渠道防渗后,年节水1立方米的造价约为0.2~0.35元。海南从1984年开始建混凝土衬砌防渗渠道,至今大部分基本保持完好,渠道衬砌每节约1立方米的水,只需投入2~3.5分钱(寿命按10年算)。若寿命按15年算或更长算,成本更低。
