余學(xué)芳，韓超倫

（1.浙江水利水電學(xué)院,浙江 杭州 310018；2.溫州市水利運行管理中心,浙江 溫州 325000）

0 引言

農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)（簡稱“系數(shù)”）是《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》和水資源管理“三條紅線”控制目標[1～3]的一項主要指標。其中量測田間作物在正常生長的凈灌溉用水量是“系數(shù)”測算的一個重要工作內(nèi)容。為了準確量測灌溉水量，需要在現(xiàn)場設(shè)置量水設(shè)施。為了便于量水，“系數(shù)”測算分析現(xiàn)行培訓(xùn)教材規(guī)定要求典型田塊位于末級渠道[4]，由于現(xiàn)場條件復(fù)雜，很難在末級渠道選出典型田塊。即使在末級渠道選出了典型田塊，但由于渠道是U型渠道，不便于設(shè)置簡易量水檻或其它量水設(shè)施。

基于此，這里提出了一種在典型田塊里設(shè)置簡易量水檻的明渠量水設(shè)施系統(tǒng)。該系統(tǒng)原理簡單、方便實用、精度較高、造價低廉，可滿足復(fù)雜條件下非末級渠道對應(yīng)的田間作物的灌溉量水要求。本文重點介紹了該系統(tǒng)的組成、斷面尺寸和適用條件等，特別是結(jié)合量水設(shè)施系統(tǒng)平面圖和量水檻放大圖對田間渠道里設(shè)置簡易量水檻的檻頂高程、檻頂水平段和斜坡段的水平投影長度、位置、水流方向、進水控制、渠底寬度、渠頂高程和明渠長度等做詳細說明，避免現(xiàn)場施工時量水檻的設(shè)置方向與水流方向相反。

1 量水設(shè)施系統(tǒng)組成和尺寸

該系統(tǒng)由明渠上游段、簡易量水檻段和明渠下游段三大部分組成。該系統(tǒng)組成和各部分尺寸及高程見量水設(shè)施系統(tǒng)平面圖1 和量水檻放大圖2（高程單位：m；其它尺寸單位：cm）。通過圖示避免了現(xiàn)場施工時量水檻的設(shè)置方向與水流方向相反，避免了現(xiàn)場施工時量水檻的位置偏向上游或者偏向下游，保證了水流穩(wěn)定，提高了量測精度。該量水設(shè)施系統(tǒng)是量測平原地帶復(fù)雜條件下和山區(qū)丘陵地區(qū)田間作物的凈灌溉用水量較為理想的量水設(shè)備。

1.1 明渠上游段

明渠是為了便于設(shè)立簡易量水檻。明渠一般沿著典型田塊的田埂設(shè)立，明渠需要順直。明渠進口設(shè)置閥門，閥門是用來控制典型田塊內(nèi)的作物灌溉用水，也就是田間作物需要用水時將閥門打開，通過明渠上游段將水流平順引入渠道內(nèi)，灌水結(jié)束后將閥門關(guān)閉。明渠總的水平投影長度為600 cm，其中上游段的水平長度為250 cm。明渠底寬為30 cm，渠道兩邊的寬度為10 cm，渠頂高程為0.3 m，渠底高程為0.0 m。施工時注意渠道兩邊和渠底表面平整度。

圖1 量水設(shè)施系統(tǒng)平面圖

圖2 量水檻放大

1.2 簡易量水檻段

簡易量水檻[5～6]屬于量水堰槽的一種，因為施工方便、造價低廉、經(jīng)久耐用、量測精度高等優(yōu)點，是灌區(qū)較為理想的量水建筑物。在簡易量水檻的起點設(shè)立水尺，水尺的零點與檻頂齊平，水尺與量水檻起點的水平距離為100 cm。檻頂高程為0.1 m、檻底高程為0.0 m、檻頂水平段長度為30 cm、斜坡段的水平投影長度為20 cm。順水流方向，量水檻斜坡段在上游。

施工時嚴格把控施工質(zhì)量，提高量水精度。量水檻采用混凝土材料，過流面和邊墻表面應(yīng)光滑平整，無變形和裂縫，在現(xiàn)場澆筑的量水檻，可用水泥砂漿抹光；量水檻頂面應(yīng)保持水平，表面不能出現(xiàn)凹凸不平，檻頂平面應(yīng)與水流方向正交；量水檻斜坡面與檻頂應(yīng)緊密結(jié)合，以免引起頂端的水流分離現(xiàn)象。

1.3 明渠下游段

明渠下游段是為了保證過檻水流水位不高于渠頂，經(jīng)過檻頂后屬于自由出流。下游段的水平長度為200 cm，保證水流平順地引入典型田塊。明渠底寬為30 cm，渠道兩邊的寬度為10 cm，渠頂高程為0.3 m，渠底高程為0.0 m，渠道斷面基本同上游段。施工時注意渠道兩邊和渠底表面平整度。

2 量水設(shè)施系統(tǒng)特點

2.1 觀測方法簡單，農(nóng)戶易于掌握

各縣市區(qū)的“系數(shù)”測算往往是由灌區(qū)管理單位委托技術(shù)支撐單位進行，灌區(qū)渠道及典型田塊往往離技術(shù)支撐單位較遠，不可能每次在灌溉時到現(xiàn)場讀數(shù)，一般是由該典型田塊的農(nóng)戶讀數(shù)，農(nóng)戶讀取水尺讀數(shù)并記錄在量水記錄本上，技術(shù)支撐單位每月收集觀測數(shù)據(jù)，進行整理和分析。限于農(nóng)戶專業(yè)技術(shù)水平，不宜采用較難的觀測方法。而該系統(tǒng)原理簡單，只需讀取水尺水位，農(nóng)戶容易接受。

2.2 設(shè)施造價低廉，量測精度較高

該設(shè)施系統(tǒng)采用混凝土為材料，可以就地取材，一般由當?shù)厝藛T進行施工，造價低廉[7～8]，工程量小，施工方法簡單，易于操作，質(zhì)量容易控制，不容易遭受人為或自然破壞。在典型田塊里設(shè)置該系統(tǒng)，有明渠上游段和下游段，自由出流，流態(tài)穩(wěn)定，經(jīng)過率定后達到精度要求。而自動觀測設(shè)備，儀器儀表等若遭遇雷擊破壞，或者太陽能板因為天氣原因不能時時供電，造成記錄數(shù)據(jù)缺失，影響量測精度，從而不能正確量測。再者，自動化設(shè)備容易丟失，需要專門設(shè)立保護裝置，造價較高。

2.3 設(shè)施技術(shù)成熟，易結(jié)合自動觀測技術(shù)

在經(jīng)濟條件允許的灌區(qū)，田間灌溉水量觀測可采用自動觀測技術(shù)，即利用傳感器、太陽能電板和避雷針等配套設(shè)施，傳感器實時自動記錄水位，在這種情況下，量水檻是較理想的選擇[6]。因為簡易量水檻技術(shù)成熟，采用混凝土材料耐久性和抗?jié)B性能好，經(jīng)久耐用，可以很好地結(jié)合自動化觀測技術(shù)，獲得更可靠的觀測結(jié)果。

3 結(jié)語

本量測系統(tǒng)克服了復(fù)雜條件下在末級渠道難于選出典型田塊，即使在末級渠道選出了典型田塊，但由于渠道是U型渠道，不便于設(shè)置簡易量水檻或其它量水設(shè)施，不受末級渠道的限制，只需要在灌區(qū)渠道適當位置選取典型田塊后，在渠道上設(shè)置閥門，將水引入明渠灌溉系統(tǒng)，進行田間作物凈灌溉用水量的量測。該量水設(shè)施系統(tǒng)是量測平原地帶復(fù)雜條件下和山區(qū)丘陵地區(qū)田間作物的凈灌溉用水量較為理想的量水設(shè)備。