自動化測流系統(tǒng)在西浚灌區(qū)的應用

梁心濤

（甘肅省張掖市甘州區(qū)西浚灌區(qū)水利管理處，甘肅張掖734023）

我國是一個水資源相對短缺的國家，農業(yè)是用水大戶。在農業(yè)經濟發(fā)展過程中要積極完善灌溉工程的建設與發(fā)展，總結有效做法，提煉推廣模式，樹立節(jié)水標桿；從提高供水能力向更加重視提高節(jié)水能力轉變，推動水資源管理從注重工程建設向更加重視制度建設轉變，也將現(xiàn)代化技術積極應用到灌區(qū)管理當中，不斷提升節(jié)水效率。

1 西浚灌區(qū)概況

張掖市甘州區(qū)西浚灌區(qū)地處河西走廊中部，黑河中游的左岸。灌區(qū)東鄰黑河灘，南靠巴吉灘、甘浚鎮(zhèn)，北與烏江鎮(zhèn)相接壤。灌區(qū)為祁連山前沖、洪積扇形地帶，地勢由東南向西北傾斜，地勢平坦。灌區(qū)海拔1 400～1 500 m，屬大陸性溫帶氣候，春季多風少雨，夏季氣溫偏高，降雨稀少，冬季較為寒冷，年平均氣溫為7℃，最低氣溫-29.1℃，最高氣溫38.6℃。多年平均降水量為123 mm，多年平均蒸發(fā)量為2 047.9 mm，無霜期145 d，日照總時數(shù)為3 067 h，年太陽輻射148.12 KCal/cm2，屬太陽輻射高值區(qū)，具有日照時間長、太陽輻射值高、晝夜溫差大、降雨稀少、蒸發(fā)強烈、光熱資源豐富等特點，適應種植多種作物[1]。

2 水利工程的發(fā)展現(xiàn)狀

灌區(qū)經過幾十年的建設，特別是黑河流域節(jié)水工程和大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目的建設，灌區(qū)水利設施進一步得到改善，為灌區(qū)農業(yè)生產奠定了堅實的基礎。

2.1 干渠工程

灌區(qū)共有干渠、分干渠6條，總長61.84 km，現(xiàn)有建筑物為107座，其中車橋38座，水閘25座，其他44座。已襯砌干渠、分干渠5條，總長42.55 km，襯砌率73.12%。

2.2 支渠工程

灌區(qū)共有支渠28條，總長112.21 km，現(xiàn)有建筑364座，其中車橋155座，水閘179座，其他30座。已經襯砌的支渠25條98.42 km，襯砌率87.71%。部分已經襯砌的支渠大多數(shù)建于20世紀七八十年代，年久失修，完好率僅為65%，個別支渠至今仍以土渠運行。

2.3 斗渠工程

灌區(qū)共有斗渠188條，總長294.939 km，現(xiàn)有建筑物620座，其中車橋319座，水閘246座，其他55座。已經襯砌斗渠118條長168.42 km，襯砌率為57.10%，完好率僅為60%。絕大多數(shù)斗渠由于灌區(qū)資金的制約影響并未進行改建，仍以土渠運行[2]。

3 自動化測流系統(tǒng)在西浚灌區(qū)的應用

西浚灌區(qū)是引黑河水為主、機電提水灌溉為輔的自流灌區(qū)，主要利用干、支、斗渠及田間配水工程進行引水灌溉。經過灌區(qū)多年發(fā)展建設，水流測量從最初的人工利用浮標側流到利用無喉道建筑物測流，發(fā)展到利用GPRS遙測伸縮水位計測流，到目前被廣泛普及與推廣適用于灌區(qū)的超聲波明渠測流系統(tǒng)，為灌區(qū)測水、量水精度的提高與自動化測水、量水的應用提供了有力支撐。為了對實際供水進行精準測流及水資源進行合理利用，提升水資源使用效率，測流精度與測流方式實現(xiàn)現(xiàn)代化、信息化與自動化是灌區(qū)灌溉管理中非常重要的內容。

3.1 超聲波測量技術

基于灌區(qū)的信息化建設現(xiàn)狀，經過多年發(fā)展，并結合灌區(qū)實際綜合研究與分析，超聲波明渠測流是比較符合灌區(qū)渠道測流的自動化裝置系統(tǒng)，對測流的精確計量、實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)的傳輸?shù)榷急容^詳實，為管理運行和調度運行提供了合理依據(jù)。

超聲波流體測量是一種測量方式，對流體流動速度進行測量。如果流體流速向量同聲波方向屬于平行狀態(tài)，聲波波速會隨之產生變化，聲波在下游時波速會增加，聲波在上游時波速會降低。明渠高程流體的平均流速測量，實際上是基于2個換能器間的歷時差傳播情況進行明確的。超聲波的明渠測速基于高精準度的芯片，測量超聲波傳輸時間的精準數(shù)字，對可能產生和存在的測量誤差問題進行消除。對頻差法、時差法等諸多方式進行合理應用，基于現(xiàn)代化技術手段補償流量。人機互動接口的畫面非常豐富，能夠對很多通信技術手段進行應用。測量工作的精準程度非常高，同時操作方式也非常簡單與安全，其并不會對渠道中的水流狀態(tài)產生影響，能夠和計算機進行有效整合，使當?shù)厮橄嚓P數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)實時的檢測與傳輸，奠定當?shù)厮Y源優(yōu)化配置與管理工作現(xiàn)代化發(fā)展的基礎。隨著互聯(lián)網技術的不斷發(fā)展，遙測設備也在逐漸完善，灌區(qū)測流系統(tǒng)的應用使用水管理實現(xiàn)智能化發(fā)展，而超聲波測流相關技術也能夠對明渠流量進行精準測量，其測量方式在水利水電灌溉工程當中被廣泛推廣與應用。超聲波明渠流量計的應用，前期可使管理人員現(xiàn)場直接讀數(shù)，后期實現(xiàn)遠程傳輸，接入信息管理平臺，達到灌區(qū)自動化量水的目的。

3.2 超聲波明渠測量技術的實際應用

自動化測流系統(tǒng)在灌區(qū)中的實際應用，使渠道測流、信息管理實現(xiàn)自動化，提升了渠道測水的成效與質量，為計收水資源費、水費提供科學依據(jù)，也是實行計量灌溉的前提和基礎，以此引導灌區(qū)用水戶逐步改進灌水方式方法，走節(jié)水型的農業(yè)發(fā)展之路，從而達到水與社會和諧發(fā)展的目的。

超聲波明渠流量計專門針對明渠流量進行測量，使用現(xiàn)代化技術開展分層測量，對明渠過水流量進行精準、實時的測量，同時確保其能夠在正常運行中保持低功率狀態(tài)。明渠測量技術包含GPRS無線傳輸?shù)墓δ埽軌蛟诰钟蚓W中進行傳輸，不用重新進行電源外接，鋰電池能夠為其工作提供續(xù)航動力，有效解決了野外測量不夠精準的問題。基于現(xiàn)代化技術補償流量，同時使用多種不同的通信技術手段，對明渠進行精準、便捷的測量，多聲道測量方式能夠讓儀表在多種流體中實現(xiàn)精準、有效的測量。基于頻差法與時差法相關技術進行實際測量，能夠快速進行測量，不會產生零點漂移的情況，強化提升明渠流量測量的精準程度。對現(xiàn)代化通信技術手段進行有效應用，能夠讓明渠測量技術的應用更為便捷。支持AC 220 V、DC12 V、太陽能電源等輸入方式；主機與探頭類型的多樣化發(fā)展，可根據(jù)現(xiàn)場需求搭配使用，能夠滿足特殊環(huán)境的安裝與測量；人機界面豐富，使用操作便捷。

4 結束語

西浚灌區(qū)自動化測流應用開展至今，全面提升了灌區(qū)量測水設施的條件，有效解決了灌區(qū)的水量計量問題，提高了水資源的利用率，所產生的經濟效益與社會效益非常明顯，在農業(yè)經濟發(fā)展與水資源節(jié)約方面具有極為重要的作用。