淺談灌區(qū)量水技術(shù)的應用

【摘要】灌區(qū)量水，是灌溉用水管理的基本條件，實行計量灌溉，是合理調(diào)度灌溉水資源、正確執(zhí)行用水計劃的必要措施；是各用水農(nóng)戶根據(jù)用水量合理負擔水費的重要依據(jù)。同時，也是衡量灌區(qū)管理水平和灌區(qū)水利用率高低的重要技術(shù)指標之一。

【關(guān)鍵詞】量水方法；量水設備

1、灌區(qū)量水的發(fā)展

在中國，灌溉伴隨著農(nóng)業(yè)歷史早已出現(xiàn)。然而對灌溉用水的量度，則始于20世紀50年代。我國的水資源分布不均，且總量不足，農(nóng)業(yè)節(jié)水是促進水資源合理使用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有簡單易行并且能夠滿足精度要求的量水，才能保證水資源的合理利用。

灌區(qū)量水作為節(jié)水灌溉和灌區(qū)科學管理的基本手段正日益受到人們的重視。隨著工業(yè)的發(fā)展，對有限水資源的要求與日俱增，而水的開發(fā)成本又日漸擴大。在此情況下，對用水進行有效的控制和量測的要求已越來越迫切，精度要求也越來越高。

伴隨著現(xiàn)代水利科學技術(shù)的發(fā)展，量水技術(shù)和設備也在不斷的發(fā)展，形形色色的技術(shù)設施及設備，正在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中發(fā)揮著作用。就灌溉系統(tǒng)而言，目前世界上使用和研制出的取水口上的量測和控制建筑物的種類和形式非常多。而我國投入使用的灌區(qū)量水設備已經(jīng)超過100種。

現(xiàn)如今，灌區(qū)量水設施正逐步向低水頭損失、低造價，標準化，信息化、自動化方向發(fā)展。現(xiàn)有的量水設備大多數(shù)是通過加大水頭損失來提高量測精度，如何維持有效水頭，擴大自流灌溉面積，減少由于量水而引起的水頭損失，將是人們在研制和開發(fā)量水設備時必須關(guān)注的問題。在灌區(qū)量水工作中，斗農(nóng)渠量水面廣量大，其量水設施的價格要符合老百姓的承受能力，在當前農(nóng)村經(jīng)濟欠發(fā)達的情況下，造價低廉，精度符合要求的量水設施必將是其主要發(fā)展方向。隨著灌區(qū)節(jié)水改造工程的實施，灌區(qū)基礎(chǔ)設施狀況將會明顯改晉，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化程度將大大提高，灌溉用水條件將趨于一致，田間配水渠道也將趨于標準化。隨著我國灌區(qū)體制改革的普遍推行和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的提高，自動化測量和調(diào)控已成為量水發(fā)展的趨勢。隨著網(wǎng)絡、自控、多媒體等技術(shù)的進一步發(fā)展，灌區(qū)量水最終將實現(xiàn)用水管理的信息化、自動化和智能化。

2、灌區(qū)量水的幾種常用方法及應用條件

（1）利用水工建筑物量水

利用水工建筑物量水是較為經(jīng)濟、可靠又簡單的方法，而且此方法的使用已有一定的歷史，積累了相當?shù)慕?jīng)驗和資料。可用來量水的水工建筑物包括：閘門及孔口出流，倒虹吸管及渡槽等。利用水工建筑物量水應符合以下條件：①建筑物本身必須完整無損，并且嚴格按照設計尺寸施工，無變形及漏水現(xiàn)象。②上游的泥沙淤積必須控制在一定的范圍內(nèi)。③流動條件有限制，紊流及水面波動都會影響到水頭測量。④調(diào)節(jié)設備可以靈活運轉(zhuǎn)，無漏水、變形或阻塞現(xiàn)象。⑤建筑物應符合水力計算要求。⑥建筑物高度或其上封土高度，應高于最高水位，不允許上頂漫水。

（2）利用特設的量水設備量水

灌區(qū)常用的特設量水設備主要包括：矩形量水堰、三角形量水堰、梯形堰，復式堰、巴歇爾量水槽、長喉槽、無喉道量水槽、閘前量水套管、量水噴嘴、分流計、配水器及各種活動閘堰。特設量水設施通過量水建筑物主體段過水斷面科學收縮，使其上下游形成—定的水位落差，從而得到較為穩(wěn)定的水位與流量關(guān)系，通過堰流計算公式得到不同水位下的流量。灌區(qū)特設量水設備一般多應用于斗、農(nóng)渠系，其優(yōu)點是量水精度較高，可減輕測流工作量，但其不可避免的帶來水頭損失，因此在選擇特設量水設備時應考慮以下幾點：①水頭損失盡可能小，不妨礙渠道加大流量的通過；②.觀測計算方便；③應有一定的過泥沙及漂浮物的能力。④上游應有一定長度的平直渠段，一般來說，明渠水流要求有40倍水力半徑的平直上游段。⑤上游的泥沙淤積不超過一定的范圍，不可使流速水頭過大而產(chǎn)生較大的水頭測量誤差。⑥出流水舌應該保持下緣通氣良好，負壓的出現(xiàn)會引入較大的誤差。

（3）利用流速儀量水

流速儀包括有轉(zhuǎn)子式流速儀，旋杯和旋槳流速儀，聲波流速儀及電磁式流速儀等，

流速儀測流精度高，但測流過程及計算流量均較費時、繁瑣。故—般在無水工建筑物和特設量水設備時才會考慮用流速儀測流，通常用流速儀對建筑物和特設量水設備進行流量校核。其測流原理是利用水流對儀器的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的力矩而使其旋轉(zhuǎn)，用轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速間接反映水的流速，其中轉(zhuǎn)于的轉(zhuǎn)速和水的流速成一線性方程的關(guān)系。從而通過儀器方程公式及測流斷面積計算出渠道流量。在采用此法時，測流渠道及測流斷面應符合以下要求：①渠段或是河道較為平直，規(guī)整。②水流條件好，無紊流及渦動、波動現(xiàn)象。③渠段內(nèi)無障礙，即無泥沙淤積，無雜草等。

（4）利用水尺量水

利用水尺測流的常用方法是，對選定的地點用流速儀測定不同水流條件下的流量，而后作出水頭～流量關(guān)系曲線，對照曲線，即可用水尺測得的水位得出流量。此法雖然簡單，易掌握，但要求所選測點處的水流條件能夠長期維持穩(wěn)定。而且要求所選測點處的渠段斷面較為穩(wěn)定，渠道有較長的平直上游段。另外對于渠中水流還要均勻、恒定并且無回流的影響。對于此種測流方式，一定要定期對水頭～流量關(guān)系曲線進行重新測定與復核。渠道本身因為水流沖刷作用、泥沙淤積及渠道演變、生物作用所產(chǎn)生的影響，幾乎不可能長期維持相同的情況，應該考慮是否因局部漏水改變水頭～流量關(guān)系，并對渠道進行清草、清淤。此方法對于已有資料比較成熟的水工建筑物同樣也適用。

（5）利用浮標量水

利用水面浮標測流，一般是在以上各種方法難以實施，并且對測流結(jié)果精度要求不高的條件下使用。這種方法對渠道、水流條件無特殊要求，但水面應該無波動，無渦流。

以上幾種方法，在各方面都有其各自的優(yōu)缺點，因此在灌區(qū)量水設備的選擇上，要充分結(jié)合灌區(qū)自身的特點，進行各方面的綜合比較，優(yōu)選出合適的技術(shù)和設備，從而滿足結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、精度合理、水頭損失小、基建和維護費用低、操作簡單等一系列的灌區(qū)量水要求。

參考文獻：

[1]王長德等.取水輸水建筑物叢書 量水技術(shù)與設施.中國水利水電出版社， 2005

[2]郝晶晶，馬孝義.灌區(qū)量水設備的研究應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.中國農(nóng)村水利水電，2008（4）