摘要：灌區(qū)量測水設(shè)施設(shè)備的科學(xué)選型應(yīng)用，對(duì)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的順利推進(jìn)和灌區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化建設(shè)，都起著基礎(chǔ)性的重要作用。在灌區(qū)各級(jí)渠道建設(shè)安裝與工程實(shí)際狀況及當(dāng)前技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的量測水設(shè)施設(shè)備，才能充分發(fā)揮量測水設(shè)施設(shè)備的性能，為按量計(jì)費(fèi)和灌區(qū)用水管理提供第一手基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，起到提高灌區(qū)管理效率和節(jié)水灌溉的現(xiàn)實(shí)需要。本文即以漢中市石門水庫灌區(qū)測流設(shè)施設(shè)備的選型應(yīng)用情況進(jìn)行探討，為灌區(qū)的量測水工作提供參考。

關(guān)鍵詞：灌區(qū)測流;設(shè)施設(shè)備;選型應(yīng)用

測流設(shè)施設(shè)備簡述：

目前，灌區(qū)量測水設(shè)施設(shè)備一般有以下幾類：流速儀、標(biāo)準(zhǔn)斷面、渠系建筑物（如涵閘、跌水、渡槽、倒虹吸等）、量水堰、量水槽、量水儀表（超聲波流量計(jì)、電磁流量計(jì)等）;灌區(qū)管理單位在渠道量測水工作中應(yīng)用較為普遍的是：旋杯（漿）式流速儀、標(biāo)準(zhǔn)斷面、量水堰、量水槽等。在科技發(fā)展日新月異的今天，灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革和灌區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化建設(shè)對(duì)量測水設(shè)施設(shè)備的選型應(yīng)用也提出了更高要求。要求逐步減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，不斷提高量測水精度和采集相關(guān)數(shù)據(jù)的時(shí)效性，方便數(shù)據(jù)的傳輸應(yīng)用，為灌區(qū)各項(xiàng)管理工作及時(shí)提供數(shù)據(jù)支撐。因此，電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）等新型儀器也逐漸進(jìn)入了灌區(qū)量測水工作。

一、灌區(qū)概況：

漢中市石門水庫灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積51.5萬畝，有效灌溉面積40.2萬畝，是漢中市唯一的大型灌區(qū)，也是我省最大的水稻灌區(qū)，灌區(qū)所產(chǎn)糧油占漢中市糧油總產(chǎn)量的1/4。灌區(qū)有東、西、南三條干渠，總長89.32km，設(shè)計(jì)總引水流量56 m3/s;支渠20條，總長161.73km;斗渠418條，總長1110.66km;分引（農(nóng)毛）渠2022條，總長2232km;灌溉渠道量測水設(shè)施設(shè)備的合理選型、應(yīng)用，對(duì)灌區(qū)灌溉用水管理、用水計(jì)量及農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的順利推進(jìn)起著至關(guān)重要的作用。

石門水庫灌區(qū)結(jié)合本灌區(qū)現(xiàn)有量測水設(shè)施設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)原有的機(jī)械旋杯式流速儀、機(jī)械旋漿式流速儀、梯形量水堰板、已經(jīng)建成的支渠、末級(jí)渠系使用的堰槽測流設(shè)施予以保留。參考當(dāng)前量測水技術(shù)的發(fā)展，又引進(jìn)了聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）、電磁流量計(jì)等先進(jìn)儀器。通過各級(jí)渠道量測水設(shè)施設(shè)備的裝備和建設(shè)，起到了有效監(jiān)控灌區(qū)渠道用水，提高了計(jì)量精度，明顯減少了水的浪費(fèi)現(xiàn)象，達(dá)到了節(jié)水灌溉的作用。并大幅減輕了測流工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度、減少了人力成本，提高了管理效率。也為灌區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化建設(shè)和農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的順利推進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)。

二、灌區(qū)量水設(shè)施設(shè)備的選型、應(yīng)用

2.1量水儀器的選型應(yīng)用

由于流速儀是目前灌區(qū)應(yīng)用最為廣泛、應(yīng)用時(shí)間較長的一種量水儀器，在科技日益發(fā)展的今天，它仍然有其投資少、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，因此，石門水庫灌區(qū)仍然在實(shí)際量測水工作中保留了流速儀。

根據(jù)旋杯式流速儀的優(yōu)缺點(diǎn)，一般將該種類型的流速儀用于建立、校核、修正干渠渠首、各交水點(diǎn)處及各支渠交水點(diǎn)處的標(biāo)準(zhǔn)斷面的水位流量關(guān)系曲線;或用于校核支渠上修建的量水槽的量水精度;

根據(jù)旋漿式流速儀的優(yōu)缺點(diǎn)，一般將該種類型的流速儀用于末級(jí)渠系（斗、農(nóng)渠）建立、校核、修正水位流量關(guān)系曲線，測量渠段流量用于實(shí)施灌溉試驗(yàn)項(xiàng)目，或用于校核末級(jí)渠系（斗、農(nóng)渠）上修建的量水槽的量水精度;尤其在實(shí)施灌溉試驗(yàn)中的渠道輸水損失、渠道灌溉效率等項(xiàng)目時(shí)，由于測量出了末級(jí)渠道準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的流量，不僅明顯降低了相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施難度，也對(duì)提高成果的精度發(fā)揮了重要作用;

對(duì)干支渠的流量測量，石門水庫灌區(qū)也引進(jìn)了較為先進(jìn)的聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP），用于建立、校核、修正干渠引水口、干渠各交水點(diǎn)處及各支渠交水點(diǎn)處標(biāo)準(zhǔn)斷面的水位流量關(guān)系曲線;

2.2量水設(shè)施的選型應(yīng)用

石門水庫灌區(qū)對(duì)各型量水設(shè)施的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了綜合分析、研究，結(jié)合本灌區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行了選型和應(yīng)用：

由于本灌區(qū)的干、支渠涉及上下游站的交接水，考慮到直觀、經(jīng)濟(jì)、易懂等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)干支渠上各交水點(diǎn)仍保留標(biāo)準(zhǔn)斷面。

本灌區(qū)普遍開展的灌溉試驗(yàn)項(xiàng)目，在沒有修建量水設(shè)施的渠段需要開展相關(guān)項(xiàng)目時(shí)，一般使用梯形薄壁堰;

結(jié)合本灌區(qū)支渠及末級(jí)渠道（斗渠、農(nóng)渠）上修建有梯形、U形、矩形等各形渠道的現(xiàn)狀，石門水庫灌區(qū)選用了巴歇爾量水槽、矩形無喉段量水槽、拋物線形喉口量水槽三種類型的量水槽。經(jīng)多年的使用，發(fā)揮了良好的量水作用。

由于渠系建筑物量水法的相關(guān)流量計(jì)算過程繁瑣復(fù)雜，基層管理人員和計(jì)量人員不易掌握，也不易于和灌區(qū)整體的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化方向發(fā)展進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，目前暫未進(jìn)行大范圍推廣;

2.3量水儀表的選型應(yīng)用

采用量水儀表量水的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn)，可節(jié)省大量時(shí)間和人力，可實(shí)時(shí)取得相關(guān)數(shù)據(jù)，并為灌區(qū)信息化建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集提供支撐。但各類型量水儀表普遍價(jià)格較高，灌區(qū)管理單位采購壓力較大;

根據(jù)灌區(qū)實(shí)際情況，石門水庫灌區(qū)在節(jié)水改造項(xiàng)目建設(shè)時(shí)實(shí)施了第一期的信息化工程，在干渠各交水點(diǎn)安裝了浮子式水位計(jì)、超短波設(shè)備，后面又在干渠各交水點(diǎn)和重點(diǎn)支渠口、支渠交水點(diǎn)、斗渠口試點(diǎn)安裝了壓力式遙測水位計(jì)。同時(shí)，也開始使用石門水庫灌區(qū)水情管理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)灌區(qū)水情進(jìn)行監(jiān)測，便于及時(shí)掌握各級(jí)渠道運(yùn)行情況和開展灌溉用水管理工作。

三、石門水庫灌區(qū)量水設(shè)施設(shè)備選型應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)及存在的問題

石門水庫灌區(qū)在節(jié)水改造項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，實(shí)施了第一期信息化工程，在干渠各交水點(diǎn)安裝了浮子式水位計(jì)、超短波設(shè)備。該套系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行了近十年，在多年的運(yùn)行中，該套系統(tǒng)表現(xiàn)出了穩(wěn)定性較好、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。但也存在一些問題：比如浮子式水位計(jì)易受泥沙或渠道中雜物、秸稈影響，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或無法測量等問題，需要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù);干渠各交水點(diǎn)處的超短波信號(hào)傳輸受地形影響較大，電波通過丘陵、叢林地帶和建筑物時(shí)，會(huì)被部分吸收或阻擋，灌區(qū)個(gè)別較為偏遠(yuǎn)的測站存在通信困難的現(xiàn)象。超短波配套備件的購買較為困難等;

為保證灌區(qū)灌溉管理的良好持續(xù)運(yùn)行，石門水庫灌區(qū)又在干渠各交水點(diǎn)和重點(diǎn)支渠口、支渠交水點(diǎn)、斗渠口試點(diǎn)安裝了壓力式遙測水位計(jì)和配套的軟件監(jiān)測系統(tǒng)。經(jīng)過幾年的使用，該套系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，測量數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確。由于采用了移動(dòng)、聯(lián)通等運(yùn)營商的數(shù)據(jù)服務(wù)，因此數(shù)據(jù)傳輸上較為順暢。但該套系統(tǒng)仍然存在一些問題：遙測水位計(jì)采用的是電池供電，因此每年需對(duì)各測站的設(shè)備電池進(jìn)行統(tǒng)一更換，耗時(shí)費(fèi)力;移動(dòng)、聯(lián)通的數(shù)據(jù)服務(wù)費(fèi)每年也需按時(shí)繳納。對(duì)每個(gè)測站而言，電池及數(shù)據(jù)服務(wù)費(fèi)是一筆較大的運(yùn)行支出;當(dāng)出現(xiàn)傳回的數(shù)據(jù)與實(shí)際水位有偏差需要校核時(shí)，存在高水位校準(zhǔn)后，中低水位時(shí)又與渠道實(shí)際水位存在較大偏差等現(xiàn)象;

本灌區(qū)根據(jù)支渠及末級(jí)渠道（斗渠、農(nóng)渠）上具有梯形、U形、矩形等各形渠道的現(xiàn)狀，選用了巴歇爾量水槽、矩形無喉段量水槽、拋物線形喉口量水槽三種類型的量水槽。經(jīng)多年的使用，發(fā)揮了良好的量水作用。在實(shí)際運(yùn)行中，采用磚、石、砼等修建的量水槽不易變形，運(yùn)行穩(wěn)定、量水準(zhǔn)確。但采用預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行安裝的量水槽，容易受背后土體及水壓力影響而變形，導(dǎo)致量水準(zhǔn)確度不高;

石門水庫灌區(qū)在引進(jìn)聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）后，通過近幾年的運(yùn)用，表現(xiàn)出了測量速度快、精度高、運(yùn)行費(fèi)用低等顯著優(yōu)點(diǎn)，節(jié)省了大量時(shí)間和人力。在運(yùn)行過程中，也發(fā)現(xiàn)該儀器對(duì)使用環(huán)境有一定要求，并非所有渠道所有渠段均可使用。比如，在灌區(qū)的干渠中測量精度高，測量成果一般均在允許誤差范圍內(nèi)。但應(yīng)用于支渠測流中，由于水面寬度較小，測量成果經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)超過允許誤差，導(dǎo)致無法使用。同時(shí)，在干渠水位波動(dòng)大，流態(tài)紊亂的渠段，測量成果也常會(huì)出現(xiàn)超過允許誤差，成果無法使用。

四、石門水庫灌區(qū)量水設(shè)施設(shè)備的發(fā)展方向

4.1 結(jié)論

石門水庫灌區(qū)結(jié)合本灌區(qū)現(xiàn)有量測水設(shè)施設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)原有的機(jī)械旋杯式流速儀和機(jī)械旋槳式流速儀、已經(jīng)建成的支渠和末級(jí)渠系使用的堰槽測流設(shè)施、浮子式水位計(jì)和超短波設(shè)備、壓力式遙測水位計(jì)予以保留。參考當(dāng)前量測水技術(shù)的發(fā)展，又引進(jìn)了聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP），并正在灌區(qū)開展實(shí)施以量測水（利用原遙測水位計(jì)）、視頻監(jiān)控結(jié)合閘門自動(dòng)化控制為主要建設(shè)內(nèi)容的的智慧灌區(qū)建設(shè)試點(diǎn)。通過支渠口及主要斗渠口量測水設(shè)施設(shè)備的裝備和建設(shè)，起到了有效監(jiān)控灌區(qū)主要支、斗渠道用水情況，明顯減少了水的浪費(fèi)現(xiàn)象，達(dá)到了灌區(qū)節(jié)水灌溉的作用。并大幅減輕了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度、減少了人力成本，提高了管理效率。也為灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的順利推進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)。通過各級(jí)渠道量測水設(shè)施設(shè)備的裝備和建設(shè)，石門水庫灌區(qū)的灌溉管理工作正朝著標(biāo)準(zhǔn)化、信息化方向發(fā)展。

4.2 展望

在科技發(fā)展日新月異的今天，灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革和灌區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化建設(shè)對(duì)量測水設(shè)施設(shè)備的選型應(yīng)用也提出了更高要求。不僅要求逐步減少灌區(qū)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，不斷提高量測水、調(diào)配水精度，提高采集相關(guān)數(shù)據(jù)的時(shí)效性，方便數(shù)據(jù)的傳輸應(yīng)用，并盡量將量測水?dāng)?shù)據(jù)、灌區(qū)氣象墑情監(jiān)測、各級(jí)渠道閘門啟閉控制等整合到一個(gè)管理平臺(tái)，將灌區(qū)建設(shè)成現(xiàn)代化的“智慧灌區(qū)”。

量測水設(shè)施設(shè)備方面，更多的是要向可視化、智能化方向發(fā)展，不僅僅停留在只能實(shí)時(shí)獲取水位、流量等數(shù)據(jù)層面，更多的是要將灌區(qū)各項(xiàng)管理工作同量測水設(shè)施設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

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作者簡介：雷國松，1979年8月出生，男，漢族，陜西漢中，工程師，：本科，研究方向：灌區(qū)管理、測流計(jì)量、水利工程管理及建設(shè)。