淠史杭灌區量測水設施建設的實踐

朱 蓉

(安徽省淠史杭灌區管理總局,安徽 六安 237005)

灌區控制面積14 107km，其中安徽省內13 130km。按控制灌溉面積大小，灌區渠系分為總干渠、干渠、分干渠、支渠、分支渠、斗渠和農渠7級固定渠道。受益范圍涉及皖豫2省4市17個縣(區)。

1 建設背景

黨的十九大提出實施國家節水行動，切實把水資源節約貫穿到經濟發展全過程和各領域。根據《全國大中型灌區續建配套節水改造實施方案(2016-2020年)》和國家水資源監控能力建設的有關要求，結合安徽省淠史杭灌區骨干渠道、渠系建筑物改造，在重要引水口、分水口、用水管理分界斷面、用水計量斷面進行灌區量測水設施建設。率先做到“總量控制，定額管理，水權到縣，縣界計量”。然后逐步推廣擴大農業用水計量收費范圍，劃小量水單元，大力推廣“計量到斗口、價格到田頭、統一票據、明碼標價、建賬到戶”的“一票收費”制。

2 建設布局

淠史杭灌區量測水設施站點建設數量共計206座，其中分干渠以上渠道縣界點量測站17個，測量方法采用全自動纜道-流速儀；支渠以上渠系重點進口和骨干建筑物量測站點189個(依托現有建筑物采用建筑物法量測的站點176個，對于流量較小的支渠進口采用全渠寬量測的站點10個，對于現狀渠首無控制工程的支渠采用雷達波量測的站點3個)。

3 量測方法在灌區的應用

3.1 全自動纜道-流速儀量測站

量測水設施共建設全自動纜道-流速儀量測站17座，主要位于分干渠以上渠道縣(區)交界斷面，自動纜道站是規范的流速儀測流，在灌區應用受到廣泛認可。水文纜道測流系統總體結構由纜道測流基礎設施和纜道測流控制系統(由各種儀器設備組成)組成。

(1)基礎設施。基礎設施建設內容共分為纜道站房、纜道支架以及標準水位井建設。纜道測流站房設計為鋼混結構，基礎型式采用鋼筋混凝土條形基礎。纜道支架本端安置纜道站房內立柱上，與站房形成一個整體，保證測流儀器、三角行車等設備部件平時進入站房，避免日曬雨淋，方便維護。水位測井要求能夠實測到高低水位的變化，滿足水位的測量規范和觀測要求。

(2)全自動纜道測流控制系統。纜道測流控制系統主要設備由纜道控制臺、電力控制、測距儀、測算儀、綜合信號儀等組成。配套設備由絞車、鉛魚、滑輪等組成。全自動纜道測流綜合控制臺是集交流變頻調速技術、可編程控制(PLC)技術、光柵編碼測距技術、自動定位控制技術、纜道測流技術和纜道無線信號傳輸技術于一體。主要由電力控制部分、水文纜道測距定位儀、水文流速測算儀、纜道綜合信號儀等組成。該系統能利用水文纜道實現自動對渠道斷面的流量測量，也可手動測流。

水文纜道由工作索、鋼結構支架、拉線、錨碇、滑輪、驅動絞車和防雷系統等組成。如圖1所示。

圖1 水文纜道-流速儀測流站

3.2 水工建筑物量測站

采用建筑物法量測的站點共計176個，充分依靠水工建筑物條件實時測流，是利用現有工程資源進行水量測驗的經濟有效方法，水工建筑物法測流適用于建筑物配套標準較高的渠首及干、支渠的量水，配以水位傳感器、閘門開度儀及數據采集系統，實現過閘水量的自動量測。

(1)現場選址。建筑物量測站測流充分利用渠道上已有進水閘、節制閘、泄水閘等水工建筑物，通過實測水頭(水頭差)、閘門開啟高度等水力因素，經率定分析或利用經驗公式確定流量系數或效率系數，用水力學公式計算得到流量。在進出水口一定距離選擇安裝上下游水位計，采用RTU接入水位計。現地通信方式采用RS485或無線通信模塊傳輸方式。

(2)監測站結構。監測站由上下游水位計、閘位計、遙測終端機、通訊模塊、太陽能供電設備、防雷器以及保護箱等組成,監測站結構框圖如圖2所示。

圖2 建筑物量測水自動測流監測站結構框圖

3.3 雷達波量測站

對于現狀渠首無控制工程的支渠，共建設3個雷達波量測站。

(1)現場選址。雷達波測流法測流是在渠道分干渠、支渠出水口一定距離(與水閘的距離控制在5-15倍渠寬)選擇順直的渠段上安裝雷達波流量計且直行段長度大于渠段最大水深20倍以上。采用1臺RTU同時接流速、水位計。通信方式采用4G通信模塊無線傳輸方式。

(2)雷達波監測站結構。測流系統是一種固定式定點雷達測流系統，核心為雷達水位流量一體化傳感器，這是一種可同時測量水位及表面流速的非接觸式智能傳感器。其原理是基于內置的專業水力模型，綜合預置的斷面邊界條件、實時測量的局部表面流速及實時水位3個要素，先模擬出斷面流場分布之后，再通過推算斷面平均流速及過水面積，最終計算出斷面瞬時流量的智能化傳感器。

3.4 全渠寬量測站

全渠寬測流段土建部分孔口尺寸根據孔口凈面積和渠道過水面積大致相等的原則確定。

(1)現場選址。在渠道放水涵出水口一定距離(與水閘的距離控制在5-15倍渠寬)選擇順直的渠段上安裝全渠寬流量計。

(2)監測站結構。全渠寬明渠流量測量系統運用流速-面積法測量原理為基本測量方式。工作原理是通過在過流斷面上鋪設全渠寬勵磁系統產生垂直全渠寬磁場，測量水流動時切割磁場產生的電勢差即是過水斷面所有質點的電位的集合。所以測量的流速是斷面的流速平均值，即測量斷面的平均流速。斷面平均流速乘以斷面的面積即可得到渠道的即時流量。斷面的面積是水位的函數，可利用不同原理形式的液位計測量斷面的水位。

4 措施

實踐表明，為加強量測水設施運行管理宜采取的措施如下：①明確管理機構、落實養護職責。②制定管理標準、做好量測水資料整編。③落實養護經費，做好維修養護。④開展人才培訓，提高管理運行人員技術素質。各類干渠要制訂相應的細則，落實任務，齊抓共管，使量測水設施的運行管理再上新臺階。

5 結束語

淠史杭灌區量測水設施實施改善了灌區生產生活條件，有利于推進農業節水發展，推動最嚴格的水資源管理制度建設，提升灌區量測水現代化水平和水資源使用效率，增強防汛減災能力，為灌區高質量發展夯實基礎。