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者如 Delgoda 等 ［14］ 、 Liu 等 ［15］ 、Guo 等 ［16］ 等假设渠道中的水流始终处于稳态，将渠道每公里输水损失
看成一个常数，或者假定渠床土壤透水系数和指数具有时不变特征，不随配水时间进程变化，采用
如考斯加科夫（Kostiakov）公式等经验公式法计算渗漏损失 ［17-20］ 。然而在实际的渠道输配水过程中，土
壤透水能力以及流量、流速等水力因素都是显著改变的，这导致渗漏损失具有明显的随时间、随流
程动态变化的特征。忽视这些特征将导致渗漏损失被严重高估或低估，与实测结果相比，Shah 等 ［21］
和 Zhang 等 ［22］ 发现考斯加科夫公式的计算值高估了 1.5 倍和 2.5 倍，Akkuzu ［23］ 发现莫里兹（Moritz）公式
和戴维斯-威尔逊（Davis-Wilson）公式估算的渗漏损失远低于实测值。
土壤水分入渗是水分在土壤水势梯度的作用下通过土壤孔隙进入土壤并在其中运动的过程。
Mishra 等 ［13］ 认为除受渠床土壤性质、渠道断面形式与衬砌状况、渠道水深等水力特性以及地下水埋
深等多种因素的影响之外，渠床土壤湿润状况是渠床土壤入渗速度的重要制约因素；另一方面，渠
床土壤湿润状况也受到渠道渗漏、地下水补给等因素的影响，是一个动态变化的量，从水量平衡来
看，渠道输配水过程中渠床土壤当前阶段的湿润状况只与前一阶段的湿润状况以及前一阶段的地下
水埋深、流量等因素有关，而当前阶段的湿润状况一旦确定，渠床土壤湿润状况未来阶段的发展不
再受当前阶段以前各阶段状况的影响，即渠床土壤湿润状况具有无后效性。渠床土壤湿润状况的动
态变化及无后效性特征对渠床土壤入渗具有重要影响，但目前渠系优化配水渗漏计算经验公式法并
没有考虑这些特征，而是将相关的模型参数处理为常数，故而产生了较大的计算误差。因此，建立
能够描述渠床湿润状况动态变化及无后效性特征的渠系优化配水模型是减少渠系渗漏损失的关键。
本文着力描述渠系渗漏损失动态衰减特征，通过对渠床湿润状况无后效性的描述，提出了渠床
土壤透水系数和指数动态计算方法，在此基础上建立了一种新的考虑渠系渗漏损失动态特征的渠系
优化配水模型，并在河套灌区骨干渠系优化配水中取得了良好的效果。

2 模型与方法

本文建立了一种新的考虑渠系渗漏损失动态特征的渠系优化配水模型，它包括两个模块，一个
是以输水损失最小化为目标的渠系优化配水模型，一个是基于前期影响含水量的渠道输水损失动态
计算模型。
2.1 基于前期影响含水量的渠道输水损失动态计算模型（DCLM） 要准确计算渠道输水的渗漏损
失，仅把水力参数作为变量是不够的，还必须考虑其他因素的变化。渠床土壤干湿程度直接关系其
透水性能，对输配水渗漏损失有较大影响，渠床土壤湿润度越高，水分入渗锋面土水势越高，水分
入渗锋面与渠床水势梯度就越小，因此土壤入渗能力越低 ［24-27］ 。渠系输配水过程初期或者是轮灌渠
道，渠床土壤干燥，此时土壤入渗处于自由渗漏阶段，渠床土壤入渗速度较大；反之，若渠道行水
时间较长，处于输配水过程中后期，渠床土壤已被充分湿润，渠床渗漏可能处于稳渗阶段，渠床土
壤入渗速度较小。
渠床土壤含水率是准确表征其湿润程度的重要指标，但存在直接测量成本高和时空变异性大的
缺陷，难以在灌区这样大尺度输配水管理中应用。借鉴水文学前期影响雨量的概念，本文探索性提
出渠床土壤前期影响含水量和相对湿润度作为间接衡量渠床土壤干湿程度的指标，描述渠床土壤干
湿程度在渠道输水过程中的变化，并将其与常用的计算渠道输水损失的经验公式参数结合，从而形
成了既形式简便、又能考虑渠床土壤透水性变化且满足渠系输配水管理的渠道输水渗漏损失动态计
算模型。
渠床土壤前期影响含水量的计算需考虑渠道输水的下渗水量补给、土壤水的蒸散发消耗及土壤
蓄水容量上限，其计算公式为：
W = K ( W + V )；W ≤ W （1）
a，t + 1 a，t t a，t + 1 am
式中： W 、 W 分别为第 t + 1 时段、第 t 时段的前期影响含水量，m ； V 为第 t 个时段渠道的
3
a，t + 1 a，t t
输水量，m ； K 为渠床土壤蓄水的消退系数； W 为渠床土壤蓄水容量，m 。用式（1）计算 W 时，
3
3
am a
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