Page 98 - 2021年第52卷第7期

可取渠道停水较长时间后的 W 等于零，或取渠道连续大流量运行较长时间后的 W 等于 W am ，由此向
a
a
后逐时段推算，便可求得渠道输水过程中各个时段的W 。渠床土壤的干湿程度可用相对湿润度表示：
a
θ =W a，t W am （2）
t
式中： θ 为第 t 个时段渠床土壤的相对湿润度，反映了渠床土壤的透水性特征。考斯加科夫公式中
t
渠床土壤透水系数 A 和指数 m 随渠床土壤的相对湿润度 θ 变化而动态变化，本文将其视为与渠床土
t
θ
θ
壤相对湿润度动态有关的动态变量 A( ) 和 m( ) ，鉴于考斯加科夫公式在我国应用的广泛性，提出
t t
下述基于前期影响含水量的渠道输水损失动态计算方法：
-m ( ) -m ( W W )
θ
σ ( ) t = 0.01A ( )Q n t t = 0.01A ( W a，t W am ) Q n t a，t am （3）
θ
t
t
t
式中： σ ( ) t 为每公里渠道输水损失系数，即单位渠长的流量损失率，1/km； Q 为渠道净流量，m /s。
3
n
从式（3）可以看出，单位渠长流量损失率 σ 不仅与渠道净流量 Q 有关系，还与渠床土壤动态透水系
n
θ
θ
θ
θ
数 A( ) 和动态指数 m( ) 密切相关，而 A( ) 和 m( ) 是随渠床土壤相对湿润度 θ 的变化而变化的，
t
t
t
t
θ
θ
是 θ 的函数。 A( ) 和 m( ) 的具体函数形式依据实际问题确定，本文简化为线性关系：
t
t
A( ) = aθ + b （4）
θ
t
t
θ
m( ) = cθ + d （5）
t
t
式中 a、b、c、d 为常数。
θ
渠道输水损失动态计算模型中的参数 K，W am 以及函数关系 A( ) 、 m( ) 需要结合实测的渠道
θ
t
t
输水资料进行率定，率定过程如下：首先根据渠道输水的流量数据，采用水量平衡法计算渠道输水
过程中各个时段的水量损失 ΔW 和单位渠长流量损失率 σ ，计算公式见式（6）、式（7）：
ΔW = ΔT ( Q - Q ) （6）
入 出
σ = ΔW （7）
ΔTQ L
入
式中： ΔT 为输水时段时间长度，s； Q 和 Q 分别为流入渠道和流出渠道的流量，m /s； L 为渠道
3
人 出
长度，km；然后假定不同的 K，W am 组合，用式（1）计算渠道输水过程中各个时段对应的前期影响含
水量以及渠床土壤相对湿润度 θ ；再以 θ 为参数，点绘某一 θ 下的单位渠长流量损失率与渠道净流
量的关系曲线，即得到渠道的 σ~θ~Q 关系图；最后用式（3）对关系图中的曲线进行拟合，优选出使
n
拟合优度最大的 K、W ，同时得到不同 θ 下的 A 与 m 值，采用式（4）和式（5）拟合即得到函数关系
am
θ
θ
A( ) 、 m( ) 。
t
t
渠道输水损失动态计算模型率定完成后，利用该模型计算渠道输水的水量损失，与采用水量平
衡法计算的水量损失结果进行对比，验证模型的可靠性。模型检验的评价指标选择平均相对误差
（MRE）和相关系数（R）：
|
n P - O |
MRE = 1 å i i × 100% （8）
n O
i = 1 i
n
å(O - O ave )(P - P ave )
i
i
R = i = 1 （9）
n n
2
å(O - O ave ) å(P - P ave ) 2
i
i
i = 1 i = 1
式中： n 为样本数； P 为动态计算模型第 i 个模拟值； O 为水量平衡法第 i 个计算值； P ave 和 O ave
i
i
分别为动态计算模型模拟和水量平衡法计算的平均值。
2.2 渠系优化配水模型 灌溉渠系输配水计划的编制一般要经历自上而下——自下而上——再自上
而下 3 个编制过程 ［16］ ，即上级渠道的管理者发布整个灌溉区域的用水计划，下级灌溉子区用水户以此
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