灌溉水利用系数测定方法研究
水利部农田灌溉研究所 高 峰
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灌区的灌溉水利用系数是衡量灌区从水源引水到
田间作物吸收利用水的过程中，灌溉水利用程度的一
个重要指标，也是集中反映灌溉工程质量、灌溉技术
水平和灌溉用水管理水平的一项综合指标,是评价农业
水资源利用、指导节水灌溉和大中型灌区续建配套及
节水改造健康发展的重要指标，同时也是领导宏观决
策的重要依据。
据有关部门统计分析,我国目前灌区平均灌溉水利
用系数仅为,与美国的相比,节约用水的潜力很
大。因此,研究分析灌溉水利用系数,探讨其测定和计
算方法,对了解我国灌区灌溉水利用水平的现状和存在
问题,提高灌溉水的利用率,促进水资源的持续利用,有
着积极的意义。
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汇 报 内 容：
1 灌溉水利用系数的影响因素
2 传统测定方法简述
3 测定方法探讨
4 结论
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1 灌溉水利用系数的影响因素
对灌溉水利用系数的影响也就是从水源到田间作物吸
收利用之间对水量损失的影响：①渗水损失,包括各级输
水渠道通过渠底、边坡土壤空隙渗漏掉的水量和田间深
层渗漏掉的水量;②漏水损失，包括由于地质条件、生物
作用或施工不良而形成漏缝或裂隙损失的水量，或因管
理不善、工程失修、建筑物漏水等原因造成的水量损失，
这是应该在施工、管理中加以避免的。③蒸发损失, 沿渠
道水面蒸发掉的水量，可根据水面蒸发资料及渠道总水
面积近似求得，其量很小，可以忽略不及。在这三种输
水损失中，渗水损失最大，漏水损失次之，水面蒸发损
失最小。据河南省人民胜利渠的试验资料，三者分别占
总输水损失的81%、17%和2%。
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灌溉水从水源引入到田间作物吸
收利用,在这个过程中的水量损失,可
分解成渠系输水损失和田间灌水损失
二部分。相应地灌溉水利用系数可分
解为渠系水利用系数和田间水利用系
数二部分。
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2 渠系水利用系数的传统测定方法
1. 1)动水测定法。
2. 根据渠道沿线的水文地质条件,选择有代表性的渠段,中间无
支流，其长度应满足以下要求:①流量小于lm3/s时，渠道长不小于1km
；②流量为1～10 m3/s时，渠道长不小于3km；③流量为10～30 m3/s
时，渠道长不小于5km；④流量大于30 m3/s时，渠道长不小于10km。
观测上、下游两个断面同时段的流量,其差值即为损失水量。
3. 2)静水测定法。
4. 选择1段具有代表性的渠段,长度50～100m,两端堵死,渠道中
间设置水位标志,然后向渠中充水,观测该渠段内水位下降过程,根据
水位变化即可计算出损失水量和和渠系水利用系数。
5. 某级渠道的渠道水利用系数,应以同级各条渠道实测的正常流量
值与各条渠道的渠道水利用系数进行加权平均求取。
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3) 存在的问题。目前许多灌区没有系统测定过灌溉水利
用系数，阻碍这项工作开展的主要原因是灌溉水利用系
数的传统确定方法在目前情况下存在如下一些问题。
（1）测定工作量很大
一个灌区的固定渠道一般都有干、支、斗、农4级,
大型灌区级数更多,而每一个级别的渠道又有多条,特别
是斗、农渠数量更多,计算某级渠道的加权平均渠道水利
用系数时,测定工作量很大。如广西为了摸清渠系水利用
系数，为农田水利管理与建设提供科学依据，在20世纪
80、90年代，采用传统的动水测试法对全区22个重点灌
区进行渠系水利用系数测试，按目前价格计算，投资近
千万元，参加测试人员近4000人。
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（2）测定所需的条件难以保证
测定渠道水利用系数时,需要有稳定的流量,
测渠段中间无支流,下一级渠首分水点的观测时
间必须和水的流程时间相适应等必要条件难以做
到。因为测定时,一般都结合灌溉进行,流量易发
生变化;测渠段选择短则代表性差,选择长则中间
没有支流的情况不多;要准确掌握上下测点水流
程的时间也不容易。因此测定计算的结果质量难
以保证,准确性必然较差。
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3 测定方法探讨
1）首尾测定法
2）典型渠段测量法
3）对渠系水利用系数计算公式的修正
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1）首尾测定法
首尾测定法指不必测定灌溉水输、
配水和灌水过程中的损失,而直接测定
灌区渠首引进的水量和最终贮存到作物
计划湿润层的水量（即净灌水定额）,
从而求得灌溉水利用系数。这样,可绕
开测定渠系水利用系数这个难点,减少
了许多测定工作量。
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在灌区中根据自然条件、作物种类的不同,选择
典型灌溉地块,测定灌区每次灌水时,渠首引进的水量
和作物净灌水定额以及实灌面积,用下式计算第j次灌
水的灌溉水利用系数ηj:
式中mi为第i种作物的净灌水定额；Ai为第i种作物的
实灌面积；Wj为第j次灌水渠首总引水量；n为灌区作
物种植种类。
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求出灌区每次灌水的灌溉水利用系数后,利
用每次渠首总引水量进行加权平均求得灌区
该年的灌溉水利用系数ηa。即
式中Wa为灌区渠首年总引水量；m为灌区全
年灌溉次数。
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也可用灌区年度灌溉净用水总量推求灌区灌溉
水利用系数。灌区年度灌溉净用水总量等于灌区内
该年度所有种植作物的总灌溉定额之和。因此,可在
灌区中选择典型区,通过灌溉试验确定各种作物的总
灌溉定额。
通过测定灌区渠首年度总引水量、各种作物的实灌
面积,即可用下式计算灌区该年度的灌溉水利用系数
ηa:
式中Mi为灌区某种作物的总灌溉定额。
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首尾测定法,是建立在灌区进行灌
溉试验的基础上，因此，也可称灌溉试
验法或净灌水定额法。该方法克服了传
统测定方法工作量大等缺点，适用于各
种布置形式的渠系，但只是单纯为了确
定灌区的灌溉水利用系数,不能分别反
映渠系输水损失和田间水利用的情况。
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如在任何一级渠道上防渗，降低渠道透水性，
提高渠道水利用系数，都会收到同样的效果。但在
各级渠道渗漏损失状况不同时，可以导出下述三种
情况，见下表。
I II III
渠别 改造
前
最大幅度 渠别 改造
前
最大幅度 渠别 改造
前
最大幅度
η
农
η
斗
η
支
η
干
25%
25%
25%
25%
η
农
η
斗
η
支
η
干
%
%
%
%
η
农
η
斗
η
支
η
干
%
%
%
%
η
系
% η
系
% η
系
%
我们应考虑渠道现状的渗漏情况，先在损失比较大的渠级上防渗。
不仅其节水的程度大，而且，有选择防渗材料的余地；这种情况显然用
首尾测定法是分析不出来的。
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2) 典型渠段测量法
(1) 损失水量
测量时段内的损失水量W
损失
为：
式中：W
首
—测量时段内典型渠道（渠段）首部测量断面的累计水量；
W
尾
—测量时段内典型渠道（渠段）尾部测量断面的累计水量；
ΣW
i
—测量时段内正常运行的下级渠道测量断面的累计水量；
ΔW
渠
—测量始末典型渠道（渠段）蓄水量的变化，增加的情况取“－”
号，减少的情况取“＋”号。
要求水位、流量在测量时段内基本恒定，渠段首部、分水口及渠段尾部
可同时测量。
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(2) 典型渠段的输水损失率
典段
：
典段
＝W
损失
／W
首
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(3) 典型渠道单位长度的输水损失率
典渠道
实际渠道不论是按续灌方式运行还是按轮灌方式
运行，都是在分水情况下运行，流量自渠首至渠尾
逐渐减小，单位长度的损失水量也相应减少，故由
典型渠段的输水损失率计算实际渠道单位长度输水
损失率时，必须进行修正换算。
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典型段选定后，影响渠系水利用系数的因素
主要有流量变化情况、沿程分水情况及典型
段选择的位置情况，因此，引入k
1
、k
2
、k
3
三个修正系数。典型渠道单位长度的输水损
失率可由下式表示：
式中：L
典渠段
—典型渠段的长度，若测量段为整条典型渠
道时L
典渠段
为整条典型渠道的长度(km)；
k
1
——输水系数, ,Q
0
为渠首流量，Q
e
为渠尾
出流流量；
k
2
—分水系数，实际渠道的分水情况是很复杂的，为
便于应用，简化为线性分水，即假定换算到单位渠长上的
分水量，自渠首至渠尾呈直线变化。如果进一步假定灌溉
定额没有区别，则分水系数K
2
可以用渠道控制区的宽度表示：
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式中：B— 渠道控制区的平均宽度；
ΔB—在控制区宽度呈线性变化的假定下，
首部与尾部的宽度差。
如果实际渠道接近均匀分水，即上下游控制面
积区别不大，则：K
2
＝；
K
3
＝+L
1
/L，L
1
为典型渠段中心点到典型渠
道渠首的距离，L为典型渠道的长度。
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（4）渠道单位长度的输水损失率
渠道
渠道
＝∑
典渠道i
L
典渠段i
/∑L
i
（5） 某级渠道的输水损失率
渠
为：
渠
=
渠道
L
渠
式中：L
渠
—该级渠道的平均长度（km）,即
该级渠道的总长度除总条数。
（6）某级渠道的水利用系数为：
=1-
渠
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（7）田间水利用系数
式中：
田间
—田间水利用系数； m —设计净灌
水 定额（m3/亩）；A—农渠控制的实灌面
积（亩）；
W—一次灌溉农渠放出的总水量(m3)。
灌溉水利用系数
水
为：
水 =
田间
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3）对渠系水利用系数计算公式的修正
（1）渠道越级输水的修正
（2）渠道布置形式的修正
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（1）渠道越级输水的修正
运用连乘公式计算渠系水利用系数,在
灌区渠道有越级现象时，应进行修正。在实
际灌区中,普遍存在越级渠道。有越一级的，
有越二级甚至三级的。如在总干渠上直接接
斗渠,则跨越了干渠、支渠二级。不考虑越
级现象的影响，则过低地估计了渠系水利用
系数。因此，应考虑越级渠道的影响，利用
控制面积进行加权平均计算渠系水利用系数，
使计算结果更加符合实际。
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如内蒙古河套灌区的义长灌域，现灌面积
万hm2，2001年至2002年进行了灌溉水利用系数测试，
在计算渠系水利用系数时遇到了渠道越级输水问题。
义长灌域的渠系组成按组成的渠道级数分为六级、
五级、四级、三级、二级几种，共有41个类型，非
常复杂。如通济干渠（包括和胜分干渠）渠系组成
类型就有16种（见下表）。义长灌域的通 济 干 渠
渠 系 水利用系数 率 计 算见下表。
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通济干渠渠系水利用系数计算表 面积单位：万亩
渠系
组成
各级渠道水利用系数 (%) 控制面
积权重
渠道水利
用系数(%)
干 渠 分干渠 支 渠 斗 渠 农 渠 毛 渠
六级
五级
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通济干渠渠系水利用系数计算表
面积单位：万亩
通济干渠渠系按传统连乘方法计算渠系水利用系数为，与面积加权计算的结果比较，差值较大。
通济干渠渠系水利用系数计算表(续1) 面积单位：万亩
渠系
组成
各级渠道水利用系数 (%) 控制面积
权重
渠道水利
用 系 数
(%)
干 渠 分干渠 支 渠 斗 渠 农 渠 毛 渠
四级
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渠系
组成
各级渠道水利用系数 (%) 控制面
积权重
渠道水利
用系数(%)
干 渠 分干渠 支 渠 斗 渠 农 渠 毛 渠
三级
二级
渠系水利用系数
通济干渠渠系水利用系数计算表(续2) 面积单位：万亩
通济干渠渠系按传统连乘方法计算渠系水利用系数为
，与面积加权计算的结果比较，差值较大。
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(2) 渠道布置形式的修正
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灌溉渠系水利用系数计算中，各级渠道水利用系
数连乘的方法,仅适用于计算串联和等效并联的渠系，
而不能应用于非等效并联的渠系。非等效并联渠系，
同级渠道的引水流量和渠道水利用系数不相同，上级
渠道不同渠段的流量及相应渠段的渠道水利用系数也
不相同。对于非等效并联渠道，该级渠道的渠道水利
用系数应按各渠道引入水量进行加权平均计算。
30
4 结 论
1) 若只是单纯为了确定灌区的灌溉水利用系数可采
用首尾测定法。
2) 若要系统地了解灌区灌溉水利用情况,以便更科
学地进行灌区节水改造等工作,可利用典型渠段测
量法进行测定计算,并对渠道越级输水及布置形式
等进行修正,然后利用首尾测定法进行校核。
3）若灌区财力、人力许可，或灌区自动化程度很高，
各测量点的参数信息能够及时得到采集时，可利
用传统测量方法。
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谢谢 谢谢 大大 家！家！
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