阿孜古麗·納思爾丁

摘 要：農(nóng)田灌溉需要大量的水，明渠設備落后導致農(nóng)田灌溉水源浪費。采用明確水量計量方式能夠?qū)τ谵r(nóng)田灌溉進行水量測量，能夠做到計劃用水，節(jié)約用水，并且能夠為灌區(qū)管理征收水費提供相應的依據(jù)?；诖?，在本文中對農(nóng)田灌溉明渠水量計量方法進行研究，分析如何對設備進行技術(shù)改進，以促進農(nóng)田灌溉節(jié)水。

關鍵詞：農(nóng)田灌溉 明渠量 計量方式 設備改進 探析

1.前言

農(nóng)田灌溉明渠量計量方法比較多，在實際的水量計量環(huán)節(jié)中，根據(jù)實際的情況選擇針對性的水量計量方法。水量計量設備在長期使用下，其性能將會有所降低，進而導致了明渠水量計量失真。對于明渠水量計量設備進行優(yōu)化改進，在提升農(nóng)田水量計量準確方面發(fā)揮著重要的作用。同時，伴隨著計算機信息技術(shù)的研發(fā)，更多的計算機技術(shù)軟件能夠應用到農(nóng)田灌溉明渠水量計量中來。因此，在實現(xiàn)明渠水量計量設備改進的基礎上，還需要合理的利用先進技術(shù)。

2.農(nóng)田灌溉明渠水量計量方法

農(nóng)田灌溉明渠水量的計量，能夠為農(nóng)業(yè)用水調(diào)查提供資料，選擇精確的明渠水量計量方法，能夠使得農(nóng)業(yè)用水測量的更加的準確。一般情況下，農(nóng)田灌溉明渠水量的計量方法有：設備計量、電水轉(zhuǎn)換法、儀表計量、流速儀計量等。

2.1設備計量

采取設備計量的方式是在農(nóng)田灌溉中沒有建筑物之處，將量水設備安置在明渠的上游部分，并且與上有的建筑物之間保持者30米以上的距離。在實際的水量測量中常見的設備有：量水堰、量水槽等。量水堰自身為鋼結(jié)構(gòu)，下部分設砼基礎，在堰的上部分設置水位標尺。其中量水堰的結(jié)構(gòu)分為兩種，一種是三角形，另一種是梯形，總體上該種設備的結(jié)構(gòu)比較簡單，并且實際的造價比較低。這兩種結(jié)構(gòu)的量水堰在水流量的測量上精度都比較高，并且能夠在水流落差比較大的渠道上應用也比較廣泛。梯形的量水堰在其水頭的損失上比較少，能夠更好的應用于含沙量比較小的渠道中。

在泥沙比較大的水渠上進行水量測量，可以采用涼水噴嘴，該結(jié)構(gòu)由擋水板和管嘴兩部分組成，長方形的噴嘴在比降比較大的寬淺明渠上應用。

2.2電水轉(zhuǎn)換法

電水轉(zhuǎn)換法測量明渠水量，借助電能與水能之間的轉(zhuǎn)換，利用農(nóng)灌提水機具，計算出深井潛水電泵的耗電量、電水轉(zhuǎn)換系數(shù)K，計算出農(nóng)業(yè)灌溉用適量。經(jīng)過查閱資料得出，潛水電泵的流量、功率、揚程之間的關系為：N=2.73QH/，其中N為潛水泵的運行功率，為泵的實際運行效率，H為潛水泵的揚程。由公式可知在潛水泵的功率一定的情況下，機泵流量與揚程之間成反比例，當揚程不同的情況下，機泵的實際流量不同。而電能與水量之間的轉(zhuǎn)換，主要在于K值，K值受到是潛水泵的深埋深度影響，當潛水泵的深埋深度大于80米時，K平均值為1.2，當潛水泵的深埋深度為60-80米時，K平均值為1.46，當潛水泵的深埋深度為50-60米，則K的平均值為1.68。在K值規(guī)律變化中，深井潛水泵消耗電量1千瓦時，出水量小，揚程大。揚程小時，出水量大。

2.3流速儀計量

利用流速儀測量明渠水量，其所得的結(jié)果比較精確，但是所消耗的時間比較多，并且所需要計算比較復雜。該種水量方式多應用到無水工建筑環(huán)境中。在實際應用中，借助流速儀進行測速，需要在測流橋的配合下實現(xiàn)，一般情況下，測流橋的寬度保持在2米以上，3米以內(nèi)。在進行測流時，工作人員需要在人行便橋上對選擇斷面進行測定，繪制出流斷面圖。

3.農(nóng)田灌溉明渠計量設備的改進

3.1流量遙感計量設備的應用

農(nóng)田灌溉明渠水量計量設備優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)水量的精確化計算，以便于實現(xiàn)農(nóng)田灌溉節(jié)水。在水量的監(jiān)測上，采用流量遙感計量設備。該設備使用使用便攜式和電源獨立的流量儀器來檢測外來水量。其中便攜式測量系統(tǒng)包含PCM變送器、傳感器。NIVUS流量測量采用創(chuàng)新的測量技術(shù)，在實際的明渠水量測量上其結(jié)果比較精確。并且PCM便攜系統(tǒng)能夠應用于半管、滿貫等環(huán)節(jié)的水流量測量。對其測量的原理進行分析，水流量Q=V平均.A。A為所測量通道水位截面積，截面積的變化會隨著水位的變化而變化。為了測量出流體的流速，將顆粒物和氣泡作為介質(zhì)，保持顆粒物和氣泡的流速一致，以超聲波測量法判斷介質(zhì)的實際流速。

改進流量遙測系統(tǒng)，管理人員需要根據(jù)計算機系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，隨時調(diào)整運行調(diào)度計劃，充分的發(fā)揮出干渠的輸水能力，將實際的輪灌時間縮短，并且有效的節(jié)約水資源。

3.2明渠水量計量器的改進

伴隨著電子技術(shù)以及微處理機技術(shù)的發(fā)展，能夠用于測量水庫、河道水位的儀表已經(jīng)有了一些較為成熟的定型產(chǎn)品，但是能夠真正用于農(nóng)田灌溉明渠輸水量測量和計量的定型產(chǎn)品并不多。目前，國外的測量儀表也基本上已渠道水位和流量為目標，對于水量分析甚少涉及。南京水利科學院研制出適合灌溉渠水量測量的計量設備，該種技術(shù)設備在實際應用中具有較好的量水精度，在價格上也比較合理，并且能夠應用與不同類型的渠道體型種。明渠測流槽上具有排沙能力強、測量精度高以及施工方便的特點，水量計量主要由進口段、槽壁平行喉道、擴散出口段三部分組成。在明渠水量上游測點位置上和下游測點上需要留有一定長度的平直段，該平直段主要是負責進行渠道體型尺寸和水流特性的實際測定。

明渠水量計量裝置主要由水位測量傳感器、標準測流槽、水量計以及打印機等部分。水位傳感器的形式以浮子非碼盤絕對測量為主，按照所預定的采集測量周期，對系統(tǒng)中實時采集來的數(shù)據(jù)進行列表輸出。水量計的主機硬件設計采用的是美國51單片機系列，在系統(tǒng)邏輯控制以及數(shù)據(jù)采集處理上優(yōu)化很多。該水量計的功能有三：第一，能夠?qū)崿F(xiàn)開明渠水量的實際測量，測量精度較大。第二，能夠計算出明渠上瞬時流量。第三，能夠?qū)崿F(xiàn)明渠累計水量的測量，經(jīng)過單片機的處理，得到瞬間流量和累計水流量、水位、流量、等參數(shù)。

4.農(nóng)田灌溉明渠自動量水系統(tǒng)設計

4.1硬件設計

在進行農(nóng)田灌溉明渠自動量水系統(tǒng)的設計中，硬件設計上主要包含了傳感器設計、主控制器電路設計、電源模塊電路設計、信號采集模塊電路設計、現(xiàn)實部分電路設計、通信接口電路設計等。其中傳感器的設計在比較關鍵，在該農(nóng)田灌溉明渠自動量水系統(tǒng)中，所選用的傳感器為毫米級數(shù)字式水位傳感器，該傳感器在水量測量中的應用能夠起到比較好計量工能，經(jīng)過多個檢測點的設置，對多路檢測電路進行電壓比較，然后進行奪路選擇電路的運行，在微處理器的驅(qū)動下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)變送輸出電路的功能。在檢測-電壓比較電路部分的設計中，以電壓比較器為核心設計電路，完成檢測點的確定，并且輸出相應的數(shù)字信號“0”或者“1”。微處理器部分是整個傳感器的數(shù)據(jù)處理和控制中心，能夠完成對于多路模擬開關的控制，并且對于數(shù)據(jù)進行處理。

在主控制器的電路設計上，單片機的選擇更具水量測量系統(tǒng)中傳感器的使用環(huán)境以及能耗的要求，從工作電壓、性能、運行速度、抗干擾性等多方面進行分析，一般可以選擇MSP430系列單片機。

4.2軟件設計

對于明渠自動量水系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)進行研究，包含軟件設計語言、信息采集部分的軟件設計、顯示部分的軟件設計、主程序的軟件設計。以水利信息采集部分的軟件設計為例進行分析，在毫米級的數(shù)字式水位傳感器的信號采集上，通過MSP430F149單片機的IO完成，單片機只需要檢查輸出電路信號是否為標準電平即可。當其輸出為數(shù)字信號時，單品只需要判斷IO口的輸入信號情況，基于這樣的判斷方式將模數(shù)轉(zhuǎn)換過程省略，并且降低了實際工作量。

5.結(jié)論

綜上所述， 農(nóng)田灌溉明渠水量的計量，能夠為農(nóng)業(yè)用水調(diào)查提供資料，選擇精確的明渠水量計量方法，能夠使得農(nóng)業(yè)用水測量的更加的準確。一般情況下，農(nóng)田灌溉明渠水量的計量方法有：設備計量、電水轉(zhuǎn)換法、儀表計量、流速儀計量等。在本文中對于農(nóng)田灌溉明渠水量計量的設備進行研究，如，在水量的監(jiān)測上，采用流量遙感計量設備，該設備使用使用便攜式和電源獨立的流量儀器來檢測外來水量。并且對先進的水量計量軟件設計進行分析。

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