用水计划的编制
用水计划是灌区(干渠)从水源取水并向各用水单位(县、乡、队或农场)或各渠道配水的计划。它包括灌区取水计划和配水计划两部分,现将这两部分的编制方法分述如下。
(一)水源取水计划的编制
取水计划由全灌区的管理机构编制,它是在预测计划年份各时期(月、旬)水源来水量和灌区用水量的基础上,进行可供水量与需要水量的平衡分析计算。通过协调、修改,确定计划年内的灌溉面积、取水时间、各时期内的取水水量、取水天数和取水流量等。对于水库灌区,其取水计划就是水库的年度供水计划。以下仅扼要叙述引水(或提水)灌区取水计划的编制方法。
1.河流水源情况的分析和预测
渠首可能引取的水量取决于河流水源情况及工程条件。因此,应首先分析灌溉水源。在无坝引水和抽水灌区,需分析和预测水源水位和流量;在低坝引水灌区,一般只分析和预测水源流量;对于含沙量较大的水源,还要进行含沙量分析和预测。
(1)水源供水流量的分析与预测。主要是确定计划年内的径流总量及其季、月、旬(或五日)的分配,即水源供水水量或流量的过程。目前采用的方法主要有成因分析法、平均流量法和经验频率法等几种。
成因分析法是利用实测资料,从径流成因上分析一些气象、水文因素与水源径流的关系,建立相关图(例如,建立降水径流相关曲线等),据此再按选定的各阶段气象、水文(如降水)资料来确定河流的径流过程。
平均流量法系根据多年实测资料,按日平均流量,将大于渠首引水能力的部分削去,再按旬或五日求其平均值,作为所拟定的水源供水流量,方法较简易,多用于中小型灌区。
经验频率法中以采用分段假设年法或分段实际年法较多,其阶段的划分,一般根据作物生长期、气候变化情况以及水源年内变化规律,将全年划分为2~3个阶段,或只分析全年中某一个阶段。如北方划分为春灌、夏灌等,南方的水稻灌溉期,可划分为泡田期、生育阶段灌溉期等。分段假设年法系将该阶段内多年实测流量,按旬或五日平均后依递减顺序排列,取相应于所选频率的旬或五日流量,作为该阶段内各旬(或每五日)的水源供水流量。分段真实年法系将历年该阶段的平均流量依递减顺序排列,取所选频率的年份,以该年内各旬(或每五日)平均流量作为水源供水流量。
(2)河源含沙量的分析与预测。对于从多沙河流引水的灌区,为了防止渠系淤积,在超过允许限度的高含沙量时,往往要停止引水或进行其他安排(如引洪淤灌等),故要分析和预测不同含沙量的出现次数、日期及延续时间。其分析方法,可以采用分段真实年法,也可采用与水源流量相同年份的含沙量资料。
(3)渠首可能引取流量的确定。低坝引水灌区,当水源供水流量大于渠首引水能力时,即以渠首引水能力为可能引入流量;当河源供水流量小于渠首引水能力时,即以水源供水流量为可能引入流量。无坝引水和抽水灌区,还要根据水源水位与引取流量的关系来考虑各阶段可能引取的流量。若有几个相邻的灌区在同一河流上引水,要根据统一安排的河系分水比例来确定各灌区的引水流量。
2.计划引取水量的确定
通过分析和预测,确定了渠首可能引取的水量和灌区灌溉需要的水量后,将两者进行平衡分析,最后可确定计划引取水量的过程。
在平衡分析中,若某阶段可能的引取流量等于或大于灌溉需要的流量,则以灌溉需要的流量作为计划的引取流量;若可能的引取流量小于灌溉需要的流量,就需要通过以下各种措施调整用水。最后确定计划的引取流量过程,要使任何阶段的计划引取流量不大于可能的引取流量。采用的措施如下:
(1)调整灌水时间和灌水定额。在水源供水不足时,可将某种作物的部分面积提前一些或推迟灌水;或是在水源充足时适当加大灌水定额,供水不足时适当减小灌水定额。
(2)挖掘潜力,充分发挥其他水源的作用。如做好渠道防渗、实行轮灌以提高水的利用率;充分利用灌区塘堰水、地下水和回归水等一切水源,以补充水源的不足。
(3)配合农业措施,合理安排作物。如推广省水、高产的优良品种或安排不同品种的作物等,以减少用水量或是错开用水高峰,避开水源供水不足时的大量用水。
(二)灌区配水计划的编制
灌区向各级用水单位配水的计划,一般是在每次灌水之前由相应的上一级灌区管理机构分次地编制。通常是根据渠系或用水单位的分布情况,将全灌区划分成若干段(或片),在各段、片进出口设立配水站、点,由灌区管理局(处)按一定比例统一向各管理段、片配水;各管理段、片再向所辖各配水点配水。编制配水计划,就是在全灌区的灌溉面积、取水时间、取水水量和流量已确定的条件下,拟定每次灌水向配水点分配的水量、配水方式、配水流量(续灌时)或是配水顺序及时间(轮灌时)。

图10-1 某灌区干渠及配水点布置示意图
1.配水水量计算
(1)按灌溉面积的比例分配。例如,某水库灌区,其干渠布置示意图如图10-1所示,灌区总灌溉面积为6.22万亩,有东、西两条干渠,东干渠控制面积为4.20万亩,西干渠为2.02万亩。东干渠控制的面积大,且跨两个乡,因此,又将东干渠分为上、下两段配水。上段控制面积为2.55万亩,下段控制面积为1.65万亩。在西干、东干的渠首处设立①、②两个配水点,在渡槽处(乡的界线)设立第③配水点,控制东干下段。
以该年第一次灌水为例,若这次灌水干渠的取水量为450万m3,则按灌溉面积的比例分配水量,计算如下:

按灌溉面积的比例分配水量,计算方法简便,缺点是没有考虑灌区内作物种类和土壤的差异,成果比较粗略。我国南方灌区多以灌溉水稻为主,比较单一,因此多采用这种方法。(https://www.daowen.com)
在按灌溉面积分配水量的方法中,实际上把渠道输水损失的水量也按灌溉面积进行了分配,这在干、支渠输水损失较大、渠道长度与其控制的灌溉面积不相称时,计算的成果不太合理。此时,最好在按灌溉面积配水的基础上,考虑输水损失的修正。
(2)按灌区毛灌溉用水量的比例分配。如果灌区内种植多种作物,灌水定额各不相同。在这种情况下,就不能单凭灌溉面积分配水量,而应考虑不同作物及其不同的灌水量。通常,采用的方法是先统计各配水点控制范围内的作物种类、灌溉面积以及灌水定额等;再加以综合,计算出毛灌溉用水量;最后按各配水点要求的毛灌溉用水量比例,计算出各点的应配水量。
在图10-1的例子中,若第一次配水的基本情况见表10-1,则按此法计算的配水量比例见表10-2。
表10-1 某灌区各配水单位第一次配水基本情况

表10-2 某灌区东西干渠配水量计算表

若第一次放水的水库供水量为450万m3,则

在我国北方,灌区内各部分的作物种类及其种植比例往往差别较大,一般多采用此法。
2.配水流量和配水时间的计算
(1)续灌条件下配水流量的计算。在续灌条件下,渠首取水灌溉的时间就是各续灌渠道的配水时间,不必另行计算。编制配水计划的主要任务,是把渠首的取水流量合理地分配到各配水点,即计算出各配水点的流量。
配水流量与配水水量的计算方法一样,有按灌溉面积分配与按毛灌溉用水量分配两种方法。如图10-1及表10-1、表10-2的算例中,如果第一次灌水时渠首的取水流量为6.00m3/s,则按灌溉面积比例计算配水流量的结果如下:

(2)轮灌条件下配水顺序与时间的确定。在轮灌配水的条件下,编制配水计划的主要内容是划分轮灌组并确定各组的轮灌顺序、每一轮灌周期的时间和分配给每组的轮灌时间。
轮灌顺序的确定,要根据有利于及时满足灌区内各种作物用水要求,有利于节约用水等条件来安排轮灌的先后顺序。在这方面,我国一些用水管理较先进的灌区,有以下一些经验:
1)先灌远处,后灌近处,尽量保证全灌区均衡供水。
2)先灌高田、岗田,后灌低田、冲垅田。由于高田、岗田位置高,渗漏大,易受旱,且当地水源条件一般较差,故应先灌。此外,高田、岗田灌溉后的渗漏水和灌溉余水流向低田、冲垅田,可以再度利用。
3)先灌急需灌水的田,后灌一般田。
4)根据市场经济原则,按缴付水费的具体情况确定配水的先后顺序。
轮灌周期简称轮期,是轮灌条件下各条轮灌渠道(集中轮灌时)或是各个轮灌组(分组轮灌时)全部灌完一次总共需要的时间。每次灌水可安排一个或几个轮期,视每次灌水延续时间的长短及轮期的长短而定。例如,某次灌水,延续时间为24d,每一轮期为8d,则这次灌水包括3个轮期,即对于每条渠道或每个轮灌组要进行三轮灌溉。轮期的长短主要应根据作物需水的缓急程度而定,这与作物种类和当时所处的生育阶段有关,同时也受到灌水劳动组织条件和轮灌内部小型蓄、引水工程的供水和调蓄能力的影响。一般,每一轮期约为5~15d。作物需水紧急,灌区内部调蓄水量能力小,则轮期要短,约5~8d;反之,轮期可稍长,约8~15d。
轮灌时期指在一个轮期内各条轮灌渠道(集中轮灌时)或各个轮灌组(分组轮灌时)所需的灌水时间。对于各条轮灌渠道(或是各个轮灌组)轮灌时间的确定,也是按各渠(或各组)灌溉面积比例或毛灌溉用水量比例进行计算。
3.配水计划表的编制
根据全灌区(或干渠)配水方式,计算出各配水点的配水水量、配水流量或配水时间(轮灌时间)后,就可以编制配水计划表,其一般格式见表10-3。
表10-3 某灌区第一次、第二次灌水干渠配水计划表
