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水 利 学 报

2021 年 7 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 7 期

文章编号：0559-9350（2021）07-0850-12

基于输水损失动态变化特性的渠系优化配水模型研究

廖相成，胡铁松
（武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072）

摘要：渠系优化配水是灌区减少渠道渗漏损失、提高渠系水利用效率的重要节水管理措施，但当前渠系优化配水
模型的渗漏损失计算方法难以真实反映渠床土壤透水性随时间动态变化的特征，导致人为的配水偏多或者偏少。
鉴于此，本文探索性引入渠床土壤前期影响含水量的概念来描述渠床土壤湿润程度在渠道输配水过程中的动态变
化，提出了一种新的渠道输水渗漏损失动态计算方法，在此基础上建立了一种渠床湿润状况无后效性特征的渠系
优化配水模型。河套灌区骨干渠系 2012 年夏灌优化配水实例研究表明：与传统基于考斯加科夫公式的优化配水
方式相比，新配水模型在配水初期加快了配水进程，缩短了渠床土壤自由渗漏持续时间，从而使渠床土壤尽快达
到了湿润状态，而在配水末期则延缓了配水进程。配水结果显示：在不增加总干渠引水量的情况下减少渗漏损失
水量 1560 万 m ，渠道水利用效率提高 1%。本文提出的渠系优化配水模型是针对渠床土壤湿润状况的动态变化进
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行流量过程的调控，可用于指导灌区渠系科学合理配水与集中统一调度。
关键词： 渠道渗漏损失；前期影响含水量；动态计算模型；渠系优化配水
中图分类号：TV213.9 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20200828

1 研究背景

渠系输配水计划编制的主要任务是在渠系物理特性固定条件下，依据未来农业气象条件和灌溉
可利用水量变化合理确定灌区各级渠道引水量大小、持续时间和引水频次。因此，输配水直接关系
到灌溉服务质量，输配水多了会导致灌区水资源浪费、地下水位上升和盐碱化等问题；反之，输配
［1］
水少了则导致干旱缺水和作物减产。我国大型灌区骨干渠系水利用系数在 2015 年才达到 0.597 ，大
量的水资源在渠系输配水过程中因渗漏损失浪费掉了。从这个角度讲，如何进行渠系优化配水以减
少渠系渗漏损失，对于我国节水型社会建设以及最严格水资源管理具有重要的意义。
［2］
目前渠系优化配水研究主要聚焦在渠系优化配水模型构建和模型求解算法上 ，并呈现出以下特
点：对田间渠系配水的研究多于对骨干渠系配水的研究，对具体某一级渠系配水的研究多于对整体
［4］
［3］
灌溉渠系配水的研究 ，对求解算法的研究多于对模型构建的研究 （如模型目标中渗漏量最小是否
合适与全面），尤其是等流量和不等流量条件下采用 0-1 规划进行田间渠系轮灌优化配水编组的研究
较多 ［5-10］ 。渗漏损失最小化是渠系优化配水在模型构建方面研究的主要目标之一 ［6，8，11］ ，但目前各种优
化配水模型中对渗漏损失特征的描述和准确量化研究还存在明显不足。渠系优化配水是根据不同渠
道控制区域内的种植结构、作物需水量和土壤质地的时空差异性来合理调配各级渠道适宜引水过程
以实现渗漏损失最小化的目标。从这个意义上讲，准确量化输配水过程渗漏损失是能否实现这一目
标的关键，也是优化配水的主要挑战之一。部分学者 ［12］ 采用简单的打折法确定输配水渗漏损失，
Mishra 等 ［13］ 在印度普尔纳哈拉分干渠输配水研究中假设农渠和斗渠分别按照 20%和 15%计算；部分学

收稿日期：2020-10-12；网络首发时间：2021-04-19
网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20210416.1614.002.html
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基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFC0400203）；湖北省水利重点科研项目（HBSLKY201817，HBSLKY201707）
作者简介：廖相成（1995-），博士生，主要从事水资源最优化管理研究。E-mail：2014301580014@whu.edu.cn
通讯作者：胡铁松（1964-），教授，博士生导师，主要从事水库调度及旱涝灾害治理研究。E-mail：tshu@whu.edu.cn
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