引黃灌溉渠網(wǎng)水沙調(diào)度模型.doc

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1、引黃灌溉渠網(wǎng)水沙調(diào)度模型摘要：根據(jù)引黃灌區(qū)渠網(wǎng)特點(diǎn)，在黃河下游灌渠水流泥沙數(shù)學(xué)模型[1]的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了干、支、斗、農(nóng)渠等的灌溉及水流泥沙運(yùn)動(dòng)特性，介紹了灌溉渠網(wǎng)水沙調(diào)度模型水流泥沙計(jì)算方法。最后以簸箕李灌區(qū)為例，對(duì)不同灌溉方案渠道淤積及泥沙分布進(jìn)行了計(jì)算分析。關(guān)鍵詞：灌溉渠網(wǎng)調(diào)度模型1前言　　隨著引黃灌溉事業(yè)的發(fā)展，泥沙問題日益突出。引黃泥沙的處理不但影響沿黃兩岸地區(qū)的工農(nóng)業(yè)效益，還將造成土地沙化，成為影響環(huán)境的公害?！　∏W(wǎng)水沙調(diào)度的目的是通過不同的泥沙處理和灌區(qū)布置方式，進(jìn)行泥沙遠(yuǎn)距離輸送，使進(jìn)入渠道的泥沙得到合理的安排。這也正是引黃灌

2、溉泥沙安排的戰(zhàn)略方向。2渠網(wǎng)水沙調(diào)度模型的計(jì)算方法　　黃河下游引黃灌區(qū)灌溉渠道的分布均可概化成干、支、斗、農(nóng)、田的結(jié)構(gòu)形式，即水流自上而下逐級(jí)分流直至田間。干渠的水沙運(yùn)動(dòng)可用灌渠水流泥沙數(shù)學(xué)模型來計(jì)算(詳見文獻(xiàn)[1])。如果將支渠看成是干渠、斗渠看成是支渠，則支渠的沖淤計(jì)算也與干渠一樣，而斗渠和農(nóng)渠又可看成是支渠與斗渠的模式，這樣整個(gè)灌區(qū)的干、支、斗、農(nóng)渠直至田間的水沙運(yùn)動(dòng)過程都可求出，因此以灌渠水流泥沙數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，考慮不同灌溉渠道中引水、灌溉形式等，即可建立用于泥沙調(diào)度的渠網(wǎng)水沙調(diào)度模型?！　∮捎谝粋€(gè)灌區(qū)的支、斗、農(nóng)渠很多，如果通過對(duì)每條渠道

3、的計(jì)算來求全灌區(qū)的淤積及分布則十分繁雜。因此在渠網(wǎng)水沙調(diào)度模型中，根據(jù)具體情況進(jìn)行了簡化。首先把灌區(qū)內(nèi)自流灌區(qū)與提水灌區(qū)分開；然后根據(jù)平面位置、地形情況、種植作物異同等分成幾片(可包括幾個(gè)支渠灌溉系)；再分別找出有代表性的典型支渠灌溉系，進(jìn)行支、斗、農(nóng)至田間的泥沙淤積及分布計(jì)算；最后用各代表支渠系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果，推算出各片的泥沙淤積分布情況，即可計(jì)算出整個(gè)灌區(qū)(包括自流灌區(qū)和提水灌區(qū))的泥沙淤積分布。下面詳細(xì)介紹各級(jí)渠道的水沙計(jì)算方法。2.1干渠水流泥沙計(jì)算　　一般情況下，干渠的進(jìn)、出口邊界條件(即進(jìn)口水沙、出口水位過程)是已知的，這些資料可以在干渠

4、實(shí)際運(yùn)行中得到，支渠分流分沙量可根據(jù)不同灌溉情況確定?！　?1)自流灌區(qū)：用已知的干渠進(jìn)出口流量差，減去渠道輸水損失，即可得干渠向支渠輪灌組的總送水流量。因各支渠的分流量一般沒有實(shí)測資料，可根據(jù)其設(shè)計(jì)流量在該輪灌組設(shè)計(jì)流量總和中所占比例進(jìn)行分配，自流灌溉支渠的引水引沙比相當(dāng)?！　?2)提水灌區(qū)：各提灌支渠的引水流量根據(jù)各泵站的提水流量確定，此時(shí)，干渠進(jìn)出口流量差減去各支渠總的提灌流量，即為干渠的損失流量。值得注意的是提灌支渠引沙比大于引水比，一般取其比值為1.07。16　　根據(jù)干渠進(jìn)、出口及支渠分流分沙條件，用灌渠數(shù)學(xué)模型即可計(jì)算出干渠各計(jì)算斷面的

5、水流泥沙情況，如文獻(xiàn)[1]中簸箕李灌區(qū)干渠的驗(yàn)算。2.2支渠水流泥沙計(jì)算　　在干渠水沙計(jì)算的過程中，可以得到支渠進(jìn)口斷面的水位、流量、含沙量和懸沙級(jí)配。將有斗渠進(jìn)水閘的地點(diǎn)設(shè)立計(jì)算斷面，根據(jù)不同的灌溉方式求出農(nóng)渠分水分沙量及支渠末端的水位。(1)自流灌區(qū)圖1是灌區(qū)輪灌示意圖，當(dāng)支渠向斗渠第一輪灌組送水時(shí)，支渠出口水位為斗9進(jìn)水閘門前的水位；當(dāng)支渠向斗渠第二輪灌組送水時(shí)，斗7～斗9是關(guān)閉的，假設(shè)第二輪灌組最后一斗渠為斗6，則斗6進(jìn)水閘前的水位為支渠的出口水位，其余可以類推。支渠出口水位可根據(jù)輪灌組最后一斗渠進(jìn)水閘前的水位來確定。支渠進(jìn)口流量減去支渠水

6、流的損失，即為出口流量。同一斗渠輪灌組內(nèi)有幾個(gè)斗渠，每個(gè)斗渠的分流量，可根據(jù)其設(shè)計(jì)流量在該輪灌組設(shè)計(jì)流量總和中所占比例來確定。如圖1，斗7、斗8、斗9負(fù)擔(dān)澆灌的田間面積相等，則其設(shè)計(jì)流量也應(yīng)相等，即三個(gè)斗渠的分流量亦相等，故斗9的進(jìn)口流量為圖1自流灌區(qū)支渠、農(nóng)渠、斗渠輪灌示意圖TherotationirrigationsketchofirrigationdistrictbygravityflowQD=1/3(QD-qAD)式中QD為斗9的進(jìn)口流量；QA為支渠的進(jìn)口流量；qAD為支渠AD段流量損失?！　「鶕?jù)斗渠進(jìn)口流量及口門的水位流量關(guān)系，可得出

7、斗9進(jìn)水口門前的水位，故支渠的下游水位過程也就能確定。斗渠第一輪灌組澆一次水的運(yùn)行時(shí)間，可根據(jù)該組控制灌溉面積的需水量求出。同理第二、第三輪灌組的運(yùn)行時(shí)間也可求出。則整個(gè)支渠澆一次水的開閘放水時(shí)間也可知，利用灌渠數(shù)學(xué)模型就可計(jì)算出這次放水期間支渠的泥沙淤積量、淤積分布和床沙級(jí)配等?！　?2)提水灌區(qū)16提灌支渠的進(jìn)口流量由揚(yáng)水站抽水量來確定。如果支渠向斗渠送水是自流，則確定支渠下游水位的方法與自流灌區(qū)支流確定下游水位的方法一樣；但通常提灌支渠向斗渠送水，多為水泵提水，這時(shí)可假設(shè)支渠末端水位不變，等于支渠的設(shè)計(jì)水位，而斗渠輪灌組中斗渠的分流量，由各斗

8、渠提水水泵的抽水流量來確定。其他計(jì)算過程同自流灌區(qū)的支渠水流泥沙計(jì)算相同。2.3斗渠水流泥沙計(jì)算　　(1)自流灌區(qū)斗渠的情