山、丘区灌溉系统的水文水利计算
要合理开发利用山丘区灌溉水资源，必须做好水文水利计算。本节主要涉及塘堰、河坝、小型水库供水量的分析与计算以及大、中、小蓄水工程的联合演算。
（一）塘堰供水量的分析与计算
塘堰供水量是指塘堰每年能供作物灌溉的总水量，以向每亩灌溉面积提供的水量表示（m3/亩），塘堰供水量要在调查的基础上进行估算。目前常用下列方法：
1.复蓄次数法
复蓄次数是指塘堰提供的灌溉水量为其有效容积的倍数。塘堰供水量可用不同年份塘堰的复蓄次数进行估算，如：
式中 W——灌溉季节塘堰供水量，m3/亩；
V——单位灌溉面积上塘堰有效容积，一般为100m3/亩，管理较好的灌区可达150～200m3/亩；
N——塘堰复蓄次数，小者0.5左右，大者2.0左右，可实地调查并参考表9-1所列数字确定。粗略计算时可取以下数据，一次降雨50～80mm可蓄满半塘，即N=0.5；一次降雨大于80mm可蓄满整塘，即N=1.0等。
表9-1
2.抗旱天数法
塘堰的抗旱天数综合反映了塘堰供水能力的大小，通过对干旱年份塘堰抗旱天数t和作物田间耗水强度e（mm/d）的调查，也可估算塘堰平均供水能力W（m3/亩）。
如灌区较大，塘堰供水量的分析和计算应分区进行。
（二）小型河坝引水量估算
从河坝引水不外两种作用，一是跨流域开渠引水，补充骨干蓄水工程水源的不足；二是在灌区内部开源节流，直接从小河筑坝引水灌田，以减轻骨干工程的负担。
河坝月引水量取决于截引面积的大小，年径流及其分配过程和引水渠的断面尺寸，可用下式表示：
式中 W引——引水渠月可引水量，万m3；
F——河坝与引水渠拦截的集雨面积，km2；
y——月径流深，mm；
η——径流利用率，与月径流量的大小、引水渠的大小及沿渠土质有关。如果需要历年的河坝引水量，则可按上法进行逐年的计算。
（三）小型水库供水量的估算
在兴利库容已定的情况下，小型水库在计算年份所能提供的灌溉用水量与灌区的水量调配方式及水库在灌区的位置有关。一般来说，位置较低的水库更能调蓄水量，所能提供的灌溉水量也就更多一些。为了叙述的方便，将在下面的具体调配计算方法中说明。
（四）引、蓄结合灌溉系统的水量调配计算
引、蓄结合灌溉系统的水量调配计算是指一个灌区，一个水系内或跨流域的水利系统中各项工程所能提供的水量的联合调配计算。
为了充分发挥系统的引蓄作用，这类系统的水量调配应尽量做到：①在充分调蓄并利用当地径流的前提下，调引外区（或其他流域）水量；②最大限度地调蓄水资源和满足综合利用的要求，在优先满足灌溉用水的前提下，做到一水多用，先用后耗；③充分发挥渠、库、塘的作用。为了使渠道输水均匀，一般小型库塘担负用水高峰（峰荷），中型水库担负次用水高峰（腰荷），大型水库担负常年供水（基荷）。
由于水利系统中地形条件、水源分布、工程布局及管理体制的差异，水量调配方式也有所不同，一般有下列两类。
1.分片包干(https://www.daowen.com)
所谓分片包干，主要是指灌区内的中、小型水库和引水、提水工程采取分别划定灌溉面积，自成小型灌溉系统，单独进行水量平衡计算，不与骨干工程联合运用，不承担反调节任务。这在大、中型蓄水工程的规划阶段采用较多，以便留有充分余地，供管理运用阶段扩大效益或协调规划阶段所预料不到的矛盾。
【例9-1】 某骨干水库灌区灌溉面积为95万亩，灌区内中、小型水库分片包干的灌溉面积为5万亩，骨干水库及塘堰供水的灌溉面积为90万亩，求此灌区的水量平衡。
解 该灌区水量平衡计算（骨干水库供水过程计算）见表9-2。
表9-2 某灌区某年水量平衡计算表
关于塘堰提供的水量，可用两种方式从灌溉用水量中扣除，一是径流随到随用；二是集中在用水紧张时期使用，以削减用水高峰。表9-2内4月中旬第一次用水属于集中用水，将第一年用水期末（9月）至本年用水期前（4月上旬）塘堰来水集中于早稻泡田使用，使水库可以延期开闸供水。而在6—8月用水季节，则考虑了月内相对集中使用，从而在一定程度上削减了6月中旬及7月中旬的用水高峰。
由于塘堰分布在全灌区，放水直接进入田间，不必考虑渠道输水损失，所以塘堰供水量应从灌区净灌溉用水量中扣除。塘堰供水不足部分由骨干水库供水，这一部分应考虑从水库放水至田间各级输水渠道的输水损失。
图9-3 灌区分片平衡示意图
2.联合运用
今以某灌区为例摘要说明如下：
某灌区水利设施、工程指标及平衡片的划分如图9-3所示。以下对该灌区进行水量调配计算，推求水库供水过程线。
第一步：根据该灌区水利设施的分布及自然地理条件，将灌区划分为如下三类：
1）塘坝区。本区水利设施简单，仅有塘坝等小型蓄水工程。
2）高库区。本区除塘堰供水外，还有位置高于渠道的水库，这些水库的水可通过渠道向灌区输送。
3）低库区。本区除有塘坝外，还有位置低于渠道的水库，这些水库既能蓄水灌田，又能接受干支渠的来水进行充蓄。
第二步：进行塘坝区（第Ⅰ区）调配计算，即首先使用河坝来水（即小型引水工程）和坡面径流，有余水则可供低塘充蓄或作弃水，如不够则先由低塘，后由高塘供水，如仍不够，则需骨干水库调配。
第三步：进行低库区（第Ⅱ区）调配计算，即当河坝、坡面径流、低塘、高塘仍不能满足本区用水时，首先由低库调节本区河川径流供水，如低库库容大，当地水源不足以充蓄时，则需骨干水库供水充蓄，以发挥低库的调节作用；如低库在骨干水库供水充蓄后，仍不能满足本区供水的要求，其不足部分也应由骨干水库调配。骨干水库向低库充蓄时，力求干渠供水均匀。
第四步：进行高库区（第Ⅲ区）调配计算，即当河坝、坡面径流、低塘及高塘供水后，仍不能满足该区用水，则由高库调配本区的河川径流予以补充。高库调节后，若有余水，用来充蓄低处塘库，不能随便弃水。高库若不能满足本区用水，则需骨干水库加以调配。
第五步：进行全灌区水量调配计算，在灌区三个分片（即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区）进行水量调配计算以后，汇总各片的缺水总和，即为骨干水库供水过程。
事实上，许多灌区不一定能划分为这样典型的三类平衡区，常常以渠系为分区单位进行水量调配计算，所得水库及塘坝等的供水量，不仅可作为骨干水库兴利调节计算的依据，还可作为用水管理的参考。
对于大型灌区，各分区还可能包括一些中型水库，其调配计算原则及方法与上述小型水库相同，只是由于许多中型水库的兴利库容都定得比较大，具有多年调节性能，因此，在灌区水量调配计算中，中型水库的运用，就存在两种调配方式：一是作年调节运用，即每年放空水库。在丰水年份，水库多余水量用以扩大灌溉面积或充蓄塘堰，减轻骨干大库的负担，使之多存蓄水量，更好地发挥多年调节性能；而在枯水年份，由于水库、塘堰干涸，则集中由大库向全灌区供水。这种运用方式，对于水源缺乏的大库可以采用；二是作多年调节运用，即中型水库在丰水年也只灌溉既定的灌溉面积，不放空水库，枯水年份也能分担一些大库的负担，但由于中型水库蓄水损失大，且处于某一用水单位的范围之内，不如大库统一配水合理。这种调配方式适用于水源充沛的大库，且与目前的管理体制相适应，故采用较多。
至于灌区内的抽水灌溉工程，可分为高灌区和低灌区，高灌区位于渠道以上，只能由渠道或其他水源供水。若由渠道抽水，抽水灌区的灌溉面积应计算在水库灌区以内；若由其他水源抽水，则抽水灌区的灌溉面积应从水库灌区扣除，相当于分片包干的调配方式。低灌区位于渠道尾端，其水源可为湖泊或河流，渠道也可自流控制这部分面积。因此，在一般丰水年份可由水库供水，以减轻群众的电费负担。而在干旱年份，为了保证上游灌区供水，抽灌区应单独进行水量平衡计算，从水库灌区扣除这部分抽灌面积，亦相当于分片包干的调配方式。
应当指出，按上述两种调配方式计算所得的水库供水过程线，只是某一个计算年份的水库供水过程，如果要用长系列法进行年调节计算或用时历法进行多年调节计算，必须推求历年的水库供水过程，方能与历年水库来水过程相配合，进行水库调节计算，求得水库的兴利库容。
3.骨干水库的调节计算及方案比较
（1）骨干水库的调节计算。求得设计年或历年的骨干水库供水过程后，即可按骨干水库的调节性能进行年调节或多年调节计算，确定水库兴利库容。
通过以上的调节演算，确定了一种供水方案情况下的水量调配方案与兴建工程的配置、数量及规模等，给方案比较提供了依据。
（2）进行方案比较，确定最优方案。对各种不同的调配方案及相应的工程之间进行经济和技术比较，最后确定经济上合理、技术上可行的最恰当的调配方案，在这方面，可以广泛采用系统工程的理论及其优化技术。
进行方案比较时，一般可采用以下择优准则：①综合利用效益最高；②总库容最小；③提水动力最小；④工程量最小；⑤灌溉面积最大；⑥淹没损失最小；⑦其他。