河套灌区渠系水利用效率评价与节水潜力评估

摘要

本文以内蒙古河套灌区为研究对象，运用分层抽样法选择灌域，用动水法测定了渠道流量，从而计算了典型渠道的渠道水利用效率。应用主成分方法研究了多种因素对渠道水利用效率的作用，为渠系水利用效率的推求与分析提供了依据。根据收集的灌区资料，首次利用河网结构分形理论计算了河套灌区渠系分形维数的值并进行了渠系水利用效率的分析与评价，为今后灌区的渠系规划设计及效率评价提供了参考。主要结论如下：
　　1．渠道水利用效率受多种因素作用，其中自然因素确定了渠道的规模，节水工程因素决定了渠道水利用效率大小。讨论了主成分模型与单位渠长损失率之间的关系，发现了渠道具有自然稳定性的规律，由此得出应该优先衬砌上游分干渠的结论。在此基础上应用多元拟合的方法，拟合出了多种因素与渠道水利用效率的计算模型。
　　2．单位渠长损失率与渠首引水量呈现指数的关系；每条渠道都有适合的自己最佳流量变化范围；上游渠道比下游渠道的渠道水利用效率高。
　　3．根据每个灌域中典型渠道的渠道水利用效率，可以得出灌区整体水平的渠系水利用效率。根据修正的连乘法，得到渠系水利用效率是48％，其中输水效率为61.17%，配水效率为78.47%。
　　在河套灌区各级渠道中，不同级别渠道的渠系水利用效率随着渠系级别的降低，呈现先减小后增加的趋势，其中渠道水利用效率最低的是分干渠，而最高的是农渠。
　　4．根据杨家河干渠的单位渠长渠道水利用效率与衬砌率，得出了衬砌率模型，从而预测了河套灌区全部渠道经过衬砌后，渠系水利用效率可达62.59%，节水比例达到28.06%。
　　5．利用分形理论方法计算了河套灌区的渠系分形维数（乌兰布和为1.14，解放闸为1.86，永济为2.21，义长为1.8，乌拉特为1.99，河套灌区为1.88）。此结果表明河套灌区的渠系分支比、长度比和分形维数均在水系Horton定律的一般范围之内。
　　6．提高渠系水利用效率，需要从改变渠道边界条件与优化布置结构这两个方面入手，以缩短水在渠系中运送的时间：提高输水渠道衬砌率以增加流速，调整配水渠道分维值以改变路程。优先衬砌上游和中游的分干渠；优化布置结构是指调整配水渠道规模。最后提出了渠系水利用效率的评价模型（主成分模型，衬砌模型，分维数模型）与节水潜力模型。

目录

1 引言

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究区域的选择与实验方法

1.4 研究目标、内容与技术路线

2.1 渠系输配水过程概述

2.2 渠道水利用效率的计算方法

2.3 单位渠长平均渠道输水效率的计算

2.4 渠系水利用效率的计算及其点面转化

2.5 渠系结构评价—水系分形理论

2.6 小结

3渠道水利用效率影响因素分析

3.1 测试渠道基本情况介绍

3.2 测试结果及其描述性统计分析

3.3 不同影响因素对渠道的影响

3.4 不同影响因素的主成分分析

3.5 基于多个影响因素的渠道水利用效率多元线性拟合

3.6 小结

4 渠系水利用效率推求与渠系结构评价

4.1 河套灌区渠系水利用效率推求

4.2 河套灌区渠系结构评价

4.3 小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望以及存在的问题

致谢

参考文献

作 者 简 介