量水设备在灌区管理中的应用

王丽君 张 磊 陈方亮

量水设备在灌区管理中的应用

王丽君 张 磊 陈方亮

一、灌溉用水管理

灌溉用水管理是整个灌溉管理工作的中心环节。用水管理工作的好坏，直接影响灌溉工程的效益和农业的增产。用水管理的主要任务是实行计划用水，因此各控制点的量水工作就显得尤为重要。主要包括检查量水建筑是否完整，量水设备是否齐全、精确，特别要做好各级量水员的技术培训工作，使其掌握各种量水方法。

农业灌溉用水应安装供水计量设施，推进农业用水计量收费。灌区支渠口以上（含支渠口）由供水管理单位安装计量设施，支渠口以下由用水户安装。供水和用水双方应现场核定水量，用水户按照用水量和实际受益面积向供水工程管理单位或工程经营者缴纳水费。供水管理单位应加强计量设施自动化建设，逐步实现供用水管理信息化。

二、排水管理

在灌区中，排水管理和灌溉管理同等重要。如果重灌轻排，不仅灌溉达不到预期的增产效果，而且会引起地下水位上升，导致土壤盐碱化或使作物遭受渍害。地下水盐动态的观测和分析，是评价排水系统是否正常工作的重要手段，也是进行灌区水量平衡不可缺少的依据。为了定期监测地下水位和水质的变化情况，在灌区应设置观测井网。在明沟的出、入口处也要安设量水设备，定期测定沟中的流量和水质。

三、灌区量水设备选择的基本要求

1.准确度高

设置特设量水设备时，均需缩窄渠道，这样势必影响渠道的过流能力，使得量水设备上游的水位抬高。因此，必须充分估计可能影响的范围，并且要复核渠道两侧顶高程。量水设备应具有一定的量水精度和准确度，以满足需求为原则；测算要简捷，观测和计算要简单，水头损失要小，测流范围要大。

2.适应性强，造价低廉，施工简易

量水设备应与渠道的过流能力相适应，应尽量利用当地建筑材料建造，造价太高或施工太复杂的型式都不宜采用。

3.量水设备不能阻碍漂浮物行进，灵敏度要高

渠道中水草等杂物常常浮于表面，如遇量水设备阻挡，将越积越多，若不及时处理，不但影响测流精度，还可能因过流能力降低而抬高上游渠道水位，危急渠道及农田的安全。同时量水设施应具有适当的灵敏度，能够正确及时感知水情变化。

4.量水设备经久耐用、不易损坏，抗干扰能力强

量水设备受到人为或自然破坏的现象并不鲜见，如薄壁堰的堰顶存在缺口，就不能应用；自动观测设备中受雷击破坏等。量水设备受破坏后会影响量测精度，从而无法正确计量，同时还应具有抗水质、水温、泥沙等影响的能力。

5.观测简单易行、便于群众掌握

灌区末级渠道往往距灌区管理单位较远，灌区技术人员可能难以顾及，观测一般要由群众参加，限于群众专业技术水平，不宜采用较难的观测方法。

四、灌区的主要量水设施

1.利用水工建筑物量水

利用水工建筑物量水是较为经济、简便、避免二次水头损失的量水方法，在有可能用水工建筑物量水的地方，应优先考虑使用。其原理为通过量测过水建筑物上下游的水位，根据不同流态的流量计算公式，选用适当的流量系数，推求出过水流量和累计水量。其优点是既可减少因灌溉系统设置量水设施所产生的水头损失，又可节省大量附加量水设备的建设费用。因此，若流量系数经过率定达到一定精度，应尽可能利用水工建筑物量水。常用的量水水工建筑物有闸涵、渡槽、虹吸、跌水等。

利用涵闸量水，只要在放水闸门或涵管处安设水尺，测得相应水位；利用渡槽量水，在渡槽进、出口和中间槽壁上各设一个水尺，水尺的零点与该处槽底高程相平；利用倒虹吸量水，水尺应安设在倒虹吸上下游距进出口各约4倍渠道正常水深处，上下游水尺零点与进口底缘相平；利用跌水量水，水尺应安设在建筑物上游3～4倍渠道正常水深处，水尺零点与跌水底坎相平，以便直接读出上游水头。利用水尺测量出各建筑物上下游的水位后，即可根据水力学原理，求出相

应流量。

2.利用特设量水设备

特设量水设备是专门为量水而设立的，不作他用。一般分为量水堰和量水槽两类。

量水堰分为薄壁堰、宽顶堰、实用堰，量水槽分为长喉道量水槽以及短喉道量水槽。比较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尔量水槽、无喉道量水槽等。一般由行进渠槽、量水建筑物和下游段三部分组成。通过量水建筑物主体段过水断面的科学收缩，使其上下游形成一定的水位差，从而得到较为稳定的水位流量关系，不可避免地会带来一定的水头损失，使用时应根据具体边界条件和不同的精度要求，选择相应的特设设备。其优点是制作成本低廉、直观、技术容易掌握，管理费用和运行费用较低。缺点是难以做到实时读数，人工强度大，人为误差大，动态信息不能即时掌控，时段流量和累计流量计算较麻烦，难以做到信息的自动传输、存储。

3.利用仪表类工具进行量水

灌区内输水渠道以及排涝河道的流量信息采集，最基本的就是过水深信息采集，水深数据获得之后，通过各种堰流公式或渠道断面形式的流量计算公式或者是直接采用流量计就可以得到流量信息。计量计算的依据主要是采用水位—流量关系法和流速—面积法，利用的仪器主要有水位传感器、流量计以及流速仪。

常用的水位传感器有3种：超声波水位计、投入式水位计和浮子水位计。

流量计的优点是结构简单、量测直观、计量简便、能累计水量。此类设备对过水断面有两个要求：一是必须规则标准、容易计算面积；二是必须满管出流，出水口被下游最低水位所淹没。其缺点是易被渠中水草等杂物缠绕。

流速仪测流可以不改变渠道布置、不设任何建筑物，但对测流断面选择要求较高，要求渠段平直、水流均匀、无漩涡和回流，水流方向与断面垂直等。由于流速测点多，测量繁杂，不宜经常使用，通常用于其他测量方法的流量系数率定。

五、结语

在灌区中，排水管理和灌溉管理同等重要，是实行计划用水和准确引水、输水、配水、灌水和排水的重要手段。灌区配套量水设备是节约灌溉用水、提高灌水质量和灌溉效率的有力措施，在合理分配灌溉水量、加强灌区计划用水、定期测定排水沟流量等方面有着不可或缺的作用，只有因地制宜，才能充分发挥其各自的最大效益■

（作者单位：徐州市水利建筑设计研究院 221000）