灌區渠系建筑物量水現狀及改進對策

譚俊蓉

(河海大學企業管理學院 江蘇 常州 213000)

渠系建筑物量水多是利用已有的涵閘、倒虹吸等建筑物進行水量、水位的測定，渠系建筑物出流滿足量水水流條件，都可以用作量水。其測流原理是根據建筑物不同流態的流量計算公式，選用適當的流量系數，再按照一定要求設置的水尺，測得建筑物上下游水位，推求流量和計算累積水量。利用建筑物量水是較為經濟、簡便的量水方法，可以減少因灌溉系統設置量水設施所產生的水頭損失，又可節省大量附加量水設備的建設費用，在有可能用渠系建筑物量水的地方，應優先利用。其測量成本較低，但只適用于對測量精度要求不高的渠道。因而本文對影響其測量精度的原因進行探究，并給出相關對策，以期能提高其測量精度，更好地發揮其量水作用。

一、相關概念介紹

涵閘：涵閘是涵洞、水閘的簡稱。涵洞是堤、壩內的泄、引水建筑物。水閘是修建在河道、堤防上的一種低水頭擋水、泄水工程。

倒虹吸：當渠道與道路或河溝高程接近，處于平面交叉時，需要修一構筑物，使水從路面或河溝下穿過，此構筑物通常叫做倒虹吸。

跌水：使上游渠道(河、溝等)水流自由跌落到下游渠道(河、溝等)的落差建筑物。

渡槽：兩端與渠道相連接的橋梁式水槽。

二、渠系建筑物影響量水精度的因素：

(一)環境因素導致的建筑物損害。建筑物的完整程度與周邊環境有著緊密聯系。氣溫、濕度、天氣等都會影響到渠系建筑物的性能，甚至會對其造成損害。如在較寒冷地區，如果當地缺乏對渠系建筑物的管理養護等，導致氣溫過低，引起量水建筑物凍脹破壞，就會導致測量數據不準確、測量精度變差。而且在一些冬季嚴寒的灌區，傳統渠系建筑物和閘門等測流設備、設施會受到不同程度的凍脹破壞，會增加對測流精度的影響[1]。

(二)渠系建筑物修建規整程度較差[2]。渠系建筑物的修建應符合國家規范與標準，如果各級渠系建筑物的規整程度較差，則量水精度會受到很大影響。除此之外，渠道可能會存在淤泥、漏水、阻塞等現象，會影響建筑物的量水精度。寧夏農業灌溉渠道的測流就會受黃河高含沙水的影響，在這種影響下，渠系建筑物的量水精度就會降低，且傳統的明渠測流設備、設施及其測流精度都難以得到充分的保證[1]。

(三)建筑物量水地點選擇不當。建筑物量水應選擇水流平穩、渠道斷面水位—流量關系比較穩定的渠段[2]。建筑物量水要滿足一定的條件，如渠系建筑物完好，上下游有一定的坡度，過水不受下游頂托導致壅水，建筑物上下游具有一定的順直渠段，形成較為穩定的流態等。如果渠系建筑物地點選擇不當，難以形成穩定的流態，不能發揮其量水的作用，那么就會難以形成穩定的測算公式，降低量水精度[3]。

(四)從渠系建筑物量水本體來看。渠系建筑物作為一種建筑設施，其自身在量水精度上的優勢較低，主要體現在四個方面。一是建筑物尺寸測量不確定度。主要包括過水斷面寬度、洞管直徑、堰高等測量不確定度等；二是閘門開啟高度不確定度。如開啟高度讀數不確定度、標尺刻劃不確定度、閘底零點高程測量不確定度、弧形閘門開啟弧線換算為垂直開高的不確定度等；三是水位觀測不確定度。如水尺零點高程測量不確定度、水尺刻劃不確定度和讀數不確定度等；四是流量系數不確定度:當現場率定流量系數時,其不確定度受流速儀測流的不確定度、水位觀測不確定度和閘門開啟高度觀測不確定度等多種因素影響。采用模型試驗的流量系數時,其不確定度取決于所用流量系數是否符合原體建筑物的實際情況,可用現場實測流量系數值與模型流量系數值對比,估算流量系數的不確定度。

三、渠系建筑物提高量水精度的措施

(一)加強對渠系建筑物的管理養護。根據以往經驗，加強對渠系建筑物的定期檢查、管理養護，充分利用預警機制，防止環境因素如氣溫過低時對建筑物造成損害。同時，也要加強建筑物工程質量，提升施工質量和工程品質，從根本上提高渠系建筑物的抗災能力[4]。

(二)嚴格按國家標準修建渠系建筑物。渠系建筑物的修建要嚴格遵守國家標準規范，提高建筑物修建的規整程度，建筑物位置以及上下渠槽均應符合規定的技術要求。同時，相關部門要定期排淤、檢修、防止水流阻塞。保證建筑物完整無損、無泥沙淤積及雜物堵塞、調節設備良好等；保證水流平順，符合水力計算及測流精度的要求[5]。

(三)利用各級量水放水建筑物量水。這類量水放水建筑物有：閘前短管式流量計、分流式流量計、定流量閘等，均屬灌溉渠道量水新技術范疇。這種建筑物既有放水、調節流量的能力，又具備量水的性能；量水精度較高，便于管理。[2]

(四)制定灌區量水體系。根據灌區實際情況，對灌區內渠系建筑物、渠道及水流特點等進行全面考慮，制定出本灌區量水體系。在灌區實際量水工作中，除利用水工建筑物量水外，還可利用薄壁堰量水等其他方法，快速、精確地進行量水工作，也可利用渠道上的特設量水設施，采用數據采集系統進行自動化量水及自動化控制[4]。

(五)對渠系建筑物的結構設計要合理科學。需要對地理環境、氣候、溫度、水文等數據進行全面收集、整理、分析，根據實際數據制定相應的設計方案。數據的采集要具有精準度，相應部門的數據更新要及時有效。對于偏遠地區并且數據采集相對困難的地方，數據就容易出現錯誤，需要根據以往的數據信息進行推算，盡力保證數據的有效性[6]。

(六)運用相關軟件和技術，提高流量測量的效率。利用渠系建筑物量水經濟、方便。這項工作不復雜,但很繁瑣,供水人員每間隔數小時需觀測和計算一次流量,遇特殊情況時,還需增加觀測和計算次數,費時費力,精度也因人而異。而利用相關軟件和技術，如運用Excel軟件，使用其中的IF函數判斷流態,進而計算流量,在斗口放水操作和流量計算上減少工作量,提高精度[7]。

四、結束語

本文通過對灌區內渠系建筑物量水精度原因的探討，針對性地給出了提高渠系建筑物量水精度的相關對策，提出了一些建議，以期提高渠系建筑物流量測量的效率，在低成本的同時實現量水的高精度。同時，也希望本文能夠給相關研究人員一些幫助和研究新思路。