第四节 灌水率

一、灌水率的概念

灌水率是指灌区单位面积（例如以100hm²计）上所需灌溉的净流量，又称为灌溉模数，以q_净表示，单位为m³/（s ·100hm²）。利用灌水率可以确定灌区渠首的引水流量和灌溉渠道的设计流量。在全灌区各种作物的灌溉制度及其种植面积比例确定的情况下，可根据灌区各种作物的每次灌水定额，利用式（2-61）逐一进行计算。

式中：q_i，k为第i种作物第k次灌水的灌水率，m³/（s·100hm²）；α_i为第i种作物的种植比例，其值为该作物的种植面积与灌区总面积之比；m_i，k为第i种作物第k次灌水的灌水定额，m³/hm²；T_i，k为第i种作物第k次灌水的灌水延续时间，d。

由式（2-32）可以看出，灌水率的大小与灌水定额、作物种植面积比例和灌水延续时间有关。对于某一灌区而言，作物种植比例和灌水定额是确定的，灌水率大小主要由灌水延续时间决定。灌水延续时间应根据当地作物品种、灌水条件、灌区规模与水源条件以及前茬作物收割期及农业生产劳动计划等因素确定。灌水延续时间愈短，作物对水分的要求愈容易得到及时满足，但这将加大渠道的设计流量，并造成灌水时劳动力的过分紧张。不同作物允许的灌水延续时间也不同。对主要作物的关键性的灌水，灌水延续时间不宜过长；次要作物可以允许适当延长，但延长灌水时间应在农业技术条件许可和不降低作物产量的范围内进行。万亩以上灌区，主要作物灌水延续时间参见表2-8。

表2-8 万亩以上灌区主要作物灌水延续时间单位：d

二、灌水率图的绘制及修正

设计灌水率是确定渠首引水流量和渠道设计流量的依据。对于灌区规划设计而言，为了确定设计灌水率，首先针对某一设计代表年，制定出此代表年内灌区所有作物的灌溉制度。根据全灌区各种作物的灌溉制度、种植面积占总面积的百分数及灌水延续时间，用式（2-32）即可算出各种作物各时段的灌水率，如表2-9所示。将所得灌水率值在坐标轴上绘成直方图，如图2-6所示，称为初步灌水率图。

表2-9 某灌区灌水率计算表

图2-6 某灌区初步灌水率图

从图2-6中可见，由于各时期灌水率大小相差悬殊，将导致渠道输水流量变化很大且断断续续，不利于管理。如以其中最大的灌水率计算渠道设计流量，设计出的渠道断面尺寸偏大，实际渠道输水流量和水位变化较大，渠道利用不经济。因此，必须对初步算得的灌水率图进行必要的修正，尽可能消除灌水率高峰和短期停水现象。

灌水率图修正时，要以不影响作物需水要求为准则，且遵循以下原则。

（1）尽量保持主要作物关键用水期的各次灌水时间不动或稍有移动（前后移动不应超过3天）。

（2）在允许范围内适当调整各次灌水时间，延长或缩短，要使修正后的灌水率图比较均匀连续。

（3）为了减少输水损失，应使渠道工作制度比较平稳，在调整时不应使流量相差过大，一般q_min≥40%q_max。

（4）灌水时间上要分出次数，留出时间间隔为工程维修留出时间，应避免短期停水，特别应避免小于5天的短期停水现象。

修正后的灌水率图见图2-7。

图2-7 某灌区修正后灌水率图

一般从修正后的灌水率图中取延续时间较长（例如达到20～30天）的最大灌水率值作为设计灌水率，如图2-7中所示q值，而不是短暂的高峰值，这样不致使设计的渠道断面过大，而增加渠道工程量。但短期的高峰值不应大于设计灌水率的120%。在渠道运用过程中，对短暂的大流量（大于设计灌水率的120%），可由渠堤超高部分的断面去满足。