王麗君 張 磊 陳方亮

量水設(shè)備在灌區(qū)管理中的應(yīng)用

王麗君 張 磊 陳方亮

一、灌溉用水管理

灌溉用水管理是整個灌溉管理工作的中心環(huán)節(jié)。用水管理工作的好壞，直接影響灌溉工程的效益和農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)。用水管理的主要任務(wù)是實行計劃用水，因此各控制點的量水工作就顯得尤為重要。主要包括檢查量水建筑是否完整，量水設(shè)備是否齊全、精確，特別要做好各級量水員的技術(shù)培訓(xùn)工作，使其掌握各種量水方法。

農(nóng)業(yè)灌溉用水應(yīng)安裝供水計量設(shè)施，推進(jìn)農(nóng)業(yè)用水計量收費。灌區(qū)支渠口以上（含支渠口）由供水管理單位安裝計量設(shè)施，支渠口以下由用水戶安裝。供水和用水雙方應(yīng)現(xiàn)場核定水量，用水戶按照用水量和實際受益面積向供水工程管理單位或工程經(jīng)營者繳納水費。供水管理單位應(yīng)加強計量設(shè)施自動化建設(shè)，逐步實現(xiàn)供用水管理信息化。

二、排水管理

在灌區(qū)中，排水管理和灌溉管理同等重要。如果重灌輕排，不僅灌溉達(dá)不到預(yù)期的增產(chǎn)效果，而且會引起地下水位上升，導(dǎo)致土壤鹽堿化或使作物遭受漬害。地下水鹽動態(tài)的觀測和分析，是評價排水系統(tǒng)是否正常工作的重要手段，也是進(jìn)行灌區(qū)水量平衡不可缺少的依據(jù)。為了定期監(jiān)測地下水位和水質(zhì)的變化情況，在灌區(qū)應(yīng)設(shè)置觀測井網(wǎng)。在明溝的出、入口處也要安設(shè)量水設(shè)備，定期測定溝中的流量和水質(zhì)。

三、灌區(qū)量水設(shè)備選擇的基本要求

1.準(zhǔn)確度高

設(shè)置特設(shè)量水設(shè)備時，均需縮窄渠道，這樣勢必影響渠道的過流能力，使得量水設(shè)備上游的水位抬高。因此，必須充分估計可能影響的范圍，并且要復(fù)核渠道兩側(cè)頂高程。量水設(shè)備應(yīng)具有一定的量水精度和準(zhǔn)確度，以滿足需求為原則；測算要簡捷，觀測和計算要簡單，水頭損失要小，測流范圍要大。

2.適應(yīng)性強，造價低廉，施工簡易

量水設(shè)備應(yīng)與渠道的過流能力相適應(yīng)，應(yīng)盡量利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧辖ㄔ?，造價太高或施工太復(fù)雜的型式都不宜采用。

3.量水設(shè)備不能阻礙漂浮物行進(jìn)，靈敏度要高

渠道中水草等雜物常常浮于表面，如遇量水設(shè)備阻擋，將越積越多，若不及時處理，不但影響測流精度，還可能因過流能力降低而抬高上游渠道水位，危急渠道及農(nóng)田的安全。同時量水設(shè)施應(yīng)具有適當(dāng)?shù)撵`敏度，能夠正確及時感知水情變化。

4.量水設(shè)備經(jīng)久耐用、不易損壞，抗干擾能力強

量水設(shè)備受到人為或自然破壞的現(xiàn)象并不鮮見，如薄壁堰的堰頂存在缺口，就不能應(yīng)用；自動觀測設(shè)備中受雷擊破壞等。量水設(shè)備受破壞后會影響量測精度，從而無法正確計量，同時還應(yīng)具有抗水質(zhì)、水溫、泥沙等影響的能力。

5.觀測簡單易行、便于群眾掌握

灌區(qū)末級渠道往往距灌區(qū)管理單位較遠(yuǎn)，灌區(qū)技術(shù)人員可能難以顧及，觀測一般要由群眾參加，限于群眾專業(yè)技術(shù)水平，不宜采用較難的觀測方法。

四、灌區(qū)的主要量水設(shè)施

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、簡便、避免二次水頭損失的量水方法，在有可能用水工建筑物量水的地方，應(yīng)優(yōu)先考慮使用。其原理為通過量測過水建筑物上下游的水位，根據(jù)不同流態(tài)的流量計算公式，選用適當(dāng)?shù)牧髁肯禂?shù)，推求出過水流量和累計水量。其優(yōu)點是既可減少因灌溉系統(tǒng)設(shè)置量水設(shè)施所產(chǎn)生的水頭損失，又可節(jié)省大量附加量水設(shè)備的建設(shè)費用。因此，若流量系數(shù)經(jīng)過率定達(dá)到一定精度，應(yīng)盡可能利用水工建筑物量水。常用的量水水工建筑物有閘涵、渡槽、虹吸、跌水等。

利用涵閘量水，只要在放水閘門或涵管處安設(shè)水尺，測得相應(yīng)水位；利用渡槽量水，在渡槽進(jìn)、出口和中間槽壁上各設(shè)一個水尺，水尺的零點與該處槽底高程相平；利用倒虹吸量水，水尺應(yīng)安設(shè)在倒虹吸上下游距進(jìn)出口各約4倍渠道正常水深處，上下游水尺零點與進(jìn)口底緣相平；利用跌水量水，水尺應(yīng)安設(shè)在建筑物上游3～4倍渠道正常水深處，水尺零點與跌水底坎相平，以便直接讀出上游水頭。利用水尺測量出各建筑物上下游的水位后，即可根據(jù)水力學(xué)原理，求出相

應(yīng)流量。

2.利用特設(shè)量水設(shè)備

特設(shè)量水設(shè)備是專門為量水而設(shè)立的，不作他用。一般分為量水堰和量水槽兩類。

量水堰分為薄壁堰、寬頂堰、實用堰，量水槽分為長喉道量水槽以及短喉道量水槽。比較常用的薄壁堰量水堰包括三角堰、矩形堰、梯形堰；短喉道量水槽包括巴歇爾量水槽、無喉道量水槽等。一般由行進(jìn)渠槽、量水建筑物和下游段三部分組成。通過量水建筑物主體段過水?dāng)嗝娴目茖W(xué)收縮，使其上下游形成一定的水位差，從而得到較為穩(wěn)定的水位流量關(guān)系，不可避免地會帶來一定的水頭損失，使用時應(yīng)根據(jù)具體邊界條件和不同的精度要求，選擇相應(yīng)的特設(shè)設(shè)備。其優(yōu)點是制作成本低廉、直觀、技術(shù)容易掌握，管理費用和運行費用較低。缺點是難以做到實時讀數(shù)，人工強度大，人為誤差大，動態(tài)信息不能即時掌控，時段流量和累計流量計算較麻煩，難以做到信息的自動傳輸、存儲。

3.利用儀表類工具進(jìn)行量水

灌區(qū)內(nèi)輸水渠道以及排澇河道的流量信息采集，最基本的就是過水深信息采集，水深數(shù)據(jù)獲得之后，通過各種堰流公式或渠道斷面形式的流量計算公式或者是直接采用流量計就可以得到流量信息。計量計算的依據(jù)主要是采用水位—流量關(guān)系法和流速—面積法，利用的儀器主要有水位傳感器、流量計以及流速儀。

常用的水位傳感器有3種：超聲波水位計、投入式水位計和浮子水位計。

流量計的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、量測直觀、計量簡便、能累計水量。此類設(shè)備對過水?dāng)嗝嬗袃蓚€要求：一是必須規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)、容易計算面積；二是必須滿管出流，出水口被下游最低水位所淹沒。其缺點是易被渠中水草等雜物纏繞。

流速儀測流可以不改變渠道布置、不設(shè)任何建筑物，但對測流斷面選擇要求較高，要求渠段平直、水流均勻、無漩渦和回流，水流方向與斷面垂直等。由于流速測點多，測量繁雜，不宜經(jīng)常使用，通常用于其他測量方法的流量系數(shù)率定。

五、結(jié)語

在灌區(qū)中，排水管理和灌溉管理同等重要，是實行計劃用水和準(zhǔn)確引水、輸水、配水、灌水和排水的重要手段。灌區(qū)配套量水設(shè)備是節(jié)約灌溉用水、提高灌水質(zhì)量和灌溉效率的有力措施，在合理分配灌溉水量、加強灌區(qū)計劃用水、定期測定排水溝流量等方面有著不可或缺的作用，只有因地制宜，才能充分發(fā)揮其各自的最大效益■

（作者單位：徐州市水利建筑設(shè)計研究院 221000）