農田灌區(qū)水量計量的方法和運用探討

趙樹坤

無棣縣水資源綜合服務中心

1 引言

在我國社會不斷發(fā)展的當下，城鎮(zhèn)化進程日漸加快，城市規(guī)模呈現(xiàn)出逐步擴展趨勢，造成城市與工業(yè)用水量逐步增加，與農業(yè)用水呈現(xiàn)出矛盾態(tài)勢，農業(yè)用水成為社會關注的重點。結合我國當前農業(yè)用水情況來看，大多數(shù)農田仍然使用傳統(tǒng)灌溉的形式進行生產，此種灌溉方式雖然可以有效緩解農田干旱問題，但是很容易造成水資源大量浪費，不利于節(jié)能環(huán)保事業(yè)發(fā)展。針對此種現(xiàn)狀來看，如何提升農田灌區(qū)用水質量、科學合理開展農田灌區(qū)水量計量，成為農田灌區(qū)管理工作的重點內容。在我國農田灌區(qū)改革創(chuàng)新的趨勢之下，“計劃用水、按方收費”已經成為農田灌區(qū)管理工作的重點改革方向，農田灌區(qū)水量計量是開展農田灌區(qū)改革工作的首要基礎。為了實現(xiàn)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約水資源，必須要做好農田灌區(qū)水量計量工作。本文將針對農田灌區(qū)水量計量的方法和運用相關內容進行詳細分析。

2 農田灌區(qū)水量計量管理現(xiàn)狀

在我國水資源日漸緊缺的當下，農田灌區(qū)水量計量管理工作極其重要，不僅需要保障農業(yè)生產運行，而且還要實現(xiàn)節(jié)約水資源目標。在此種背景之下，工作人員必須要加大農田灌區(qū)水量計量工作管控，有針對性的構建出完善的管控目標，積極突破傳統(tǒng)技術理念的制約，為我國農業(yè)發(fā)展提供強大管理支撐。結合當前社會發(fā)展情況來看，我國農村地區(qū)農田灌區(qū)水量計量工作難度較大，并且一直都沿用傳統(tǒng)粗放式管理模式，農田灌區(qū)水量計量管理工作效率無法契合當前社會發(fā)展趨勢[1]。結合當前我國農田灌區(qū)水量計量管理工作來看，存在一些問題。以蓄水灌溉工作來看，一般都是引河流干渠的手段來進行農業(yè)用水存儲。在引水時需要電灌提水、閘門引水等諸多取水灌溉系統(tǒng)，很難在滿足農業(yè)用水的基礎上，實現(xiàn)區(qū)域水資源平衡狀態(tài)。當前針對我國平原地區(qū)來說，為了確保各個農業(yè)產區(qū)都具備充足的水資源，會在平原區(qū)域構建地上渠道引入黃河水，在各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展農田灌區(qū)水量計量工作，在灌溉實踐當中進行水資源分配，以便于保障農村地區(qū)與城鎮(zhèn)地區(qū)都具備充足水資源。針對此種儲水、用水模式來說，農田灌區(qū)水量計可以有效地數(shù)據(jù)信息支撐，保障農業(yè)用水合理精準管控，為區(qū)域農業(yè)發(fā)展、水資源合理調配起到了重要作用。

3 農田灌區(qū)水量計量特點

在開展農田灌區(qū)水量計量管理工作時，主要具備以下幾個特點。其一，農田灌區(qū)數(shù)量較多。農村地區(qū)的土地數(shù)量較多，為農田灌區(qū)水量計量管理工作帶來了一定困難。其二，農田灌區(qū)分布數(shù)量廣泛。我國農村地區(qū)農田分布特點便是數(shù)量多、分布范圍廣。受到地理環(huán)境、地形地貌等諸多因素的影響，灌區(qū)呈現(xiàn)出分散化、碎片化的方式。其三，農田灌區(qū)面積大。結合我國當前農田灌區(qū)來說，存在面積大的特點[2]。因為我國當前農業(yè)呈現(xiàn)出規(guī)模化發(fā)展趨勢，區(qū)域總體灌溉面積不斷增大。我國農田灌區(qū)單個灌溉面積較大，尤其針對大中型灌區(qū)來說，這些灌區(qū)在一定程度上為農田灌溉工作帶來了一定影響，對所有灌區(qū)當中所有水源進行監(jiān)測計量的難度也相對較大。結合我國當前農田灌區(qū)實際情況來看，在開展灌溉時，需要耗費大量人力物力財力資源，農田灌區(qū)水量計量管理工作難度相對較大。

4 農田灌區(qū)水量計量方法

4.1 水工建筑物

水工建筑物計量方法則是指，工作人員將水尺放在適宜的位置，等到建筑物放水之后，認真觀察該位置的水位變化，并且把控出水位變化特點。隨后，結合自身經驗與公示，計算出流通的數(shù)量。一般情況下，在進行水工建筑物計量方法時，會引用渡槽、啟閉式閘等不同建筑物進行量水。但是針對此種方式來說，雖然在測量時具備一定便捷性，但是最終計算結果很容易產生誤差。

4.2 特設量水設備

一般情況下，特設量水設備會應用到無法進行水工建筑物量水環(huán)境下。特設量水設備在實際應用的過程中，需要安裝在渠道的上游位置，并且保障與上游建筑物的距離，設置在與上游建筑物10cm~30cm的位置。此外，工作人員需要選擇水槽、量水堰、量水噴嘴等設備進行量水操作。在進行特設量水設備量水操作時，主要會涉及以下幾個設備類型。其一，量水槽。在實施灌區(qū)量水工作時，結合當前的量水槽設備來說，主要有無喉段、巴歇爾兩種特設量水設備。因為特設量水設備需要結合不同地理環(huán)境與情況進行把控，無喉段設備因為具備水平槽底、矩形斷面等諸多特點，所以在量水工作當中具備獨特性[3]。借助無喉段設備進量水，可以切實有效地增強量水工作的精準性，并且對水頭的損耗也相對較低，不會出現(xiàn)淤積問題。此種量水設備適用于0.003/s到56m3的渾水渠道當中。此外，該設備的過流能力，應該設計成自由出流模式，因為水流形態(tài)屬于潛流狀態(tài)的情況下，在進行量水時具備煩瑣性，并且精準度會在一定程度降低。其二，量水堰。量水堰設備主要分成兩種形式，分別是梯形、三角形。針對梯形量水堰來說，在量水施工的過程中具備造價低、成本低、結構簡單等諸多優(yōu)勢。梯形量水堰設備在水流量相對較小的位置可以發(fā)揮出其價值，具備測量精準度高等優(yōu)勢，有效提升測量的精準程度，滿足跌落差相對較小的渠道。針對三角形量水堰設備來說，在實際開展測量的過程中，水頭損失相對較大，所以更加適合含沙量相對較大的渠道。此外，量水堰設備進行細分時，可以將其分為木板堰口與鋼結構等結構[4]。量水堰設備在開展灌區(qū)量水時，必須要在量水堰設備下合理安裝保障穩(wěn)定性的基礎混凝土。為了滿足灌區(qū)測量精準性和質量，需要結合灌區(qū)的水力量特點開展量水堰設備寬窄定制，并且應該合理地進行尺標設計。其三，量水噴嘴。相比其他量水堰設備來說，量水噴嘴的結構較為簡單，主要由管嘴、擋水板構成。管嘴的形狀具備多樣性，可以結合灌區(qū)測量的需求選擇圓形管嘴、長方形管嘴、正方形管嘴。因為我國灌區(qū)存在多樣化與差異化，那么在應用管嘴時，可以將圓形與長方形的管嘴應用在淺渠道當中。

4.3 自計儀表與水尺

結合當前農田灌區(qū)水量計量實際情況來看，使用自計儀表與水尺進行計量，不僅操作起來非常簡單，而且具備低消耗、低成本等諸多優(yōu)勢，而且具備極高的工作性能。自計儀表與水尺計量工作可以用于無法應用儀器測流、水工建筑物的區(qū)域。自計儀表與水尺技術應用起來非常簡單，但是最大的缺陷便是測量的精準度不高[5]。了解當前農田灌溉工作的實際情況之后，在引用自計儀表與水尺時，應該選擇具備穩(wěn)定性的渠道，并且在當中開展水尺安裝，通過測流儀器，對不同位置的流動速度進行測量，畫出對應水位流量關系曲線，有效幫助實踐人員獲取有效地數(shù)據(jù)信息。

5 農田灌區(qū)水量計量方法的運用策略

5.1 構建自動量水系統(tǒng)

在我國社會不斷發(fā)展和進步的當下，實施自動量水系統(tǒng)設計時，應該結合區(qū)域灌區(qū)的實際測量需求，合理開展硬件自動量水系統(tǒng)與軟件自動量水系統(tǒng)，確保整個自動量水系統(tǒng)順利開展[6]。針對軟件建設時，將電路接口、傳感器設計、信號采集模塊設計等內容引入到軟件設計當中，保障整個自動量水系統(tǒng)可以高質量、動態(tài)化精準運行。此外，相關程序設計人員還應該積極掌握工程設計專業(yè)學科內容，借助C語言，實現(xiàn)整個自動量水系統(tǒng)高質量、動態(tài)化、精準化運行，強化互聯(lián)網系統(tǒng)的把控，有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸和交互[7]。應該明確輸入信號途徑，并且盡量減少模數(shù)轉換步驟，降低農田灌區(qū)量水壓力。針對硬件系統(tǒng)管控時，可以結合區(qū)域量水工作的需求，合理選擇納米級數(shù)字式水位傳感器，結合灌區(qū)需要水位監(jiān)測的位置，制定出多個監(jiān)測點，有效保障整個自動量水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在實施電路設計工作開展時，借助完善、高質量的硬件設施對量水數(shù)據(jù)信息進行采集、分析、應用，實施多路模擬開關管控工作，強化員工們對工作環(huán)境滿足感[6]。

5.2 優(yōu)化改進計量設備

在我國信息化技術、自動化技術不斷發(fā)展和進步的當下，農業(yè)灌溉技術水平也得到了前所未有的發(fā)展，所以必須要對傳統(tǒng)水量計量技術設備進行優(yōu)化創(chuàng)新，切實增強量水效率，為農業(yè)發(fā)展奠定基礎[8]。結合現(xiàn)階段實際情況來看，量水設備類型并不多，農田灌區(qū)計量設計人員應該結合本灌區(qū)實際特點，了解灌區(qū)渠道水量，改進計量設備，并對計量技術進行優(yōu)化[9]。積極引入流量遙測系統(tǒng)，引入自動化信息系統(tǒng)內容，動態(tài)化監(jiān)測農田灌區(qū)水流量，有助于幫助工作人員動態(tài)化的把控水流量位置，以便于科學進行農田灌區(qū)水流量調度。引入信息化水量計量，借助此種高精度的技術手段，全面提升農田灌區(qū)水量計量效率，為合理用水、水資源節(jié)約等工作打下良好基礎。

6 結束語

總而言之，農田灌區(qū)水量計量管理工作的意義重大，不僅可以實現(xiàn)水資源節(jié)約，而且還可以優(yōu)化水資源調度，實現(xiàn)區(qū)域農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在使用農田灌區(qū)水量計量方法時，需要結合農田灌區(qū)實際情況，選擇科學合理的農田灌區(qū)水量計量設備與方法。大力促進自動量水系統(tǒng)構建力度，優(yōu)化改進計量設備，為我國農業(yè)發(fā)展打下良好基礎，促進我國水資源高質量運用。