灌區(qū)量水項(xiàng)目實(shí)施方案

水利部科技推廣項(xiàng)目（TG1033）灌區(qū)流量控制與精確計(jì)量技術(shù)安徽省?水利部淮委水利科學(xué)研究院2013年1月一、灌區(qū)量水技術(shù)發(fā)展概況二、灌區(qū)量水技術(shù)要點(diǎn)三、監(jiān)測(cè)計(jì)量方案四、量水設(shè)施安裝方案五、量水檻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)六、量水技術(shù)推廣實(shí)例灌區(qū)流量控制與精確計(jì)量技術(shù)一、灌區(qū)量水技術(shù)發(fā)展概況灌區(qū)量水技術(shù)研究最早始于19世紀(jì)2O年代，經(jīng)過Parshall等人的努力，量水堰和量水槽在灌區(qū)量水中得到了初步的應(yīng)用。1987年國際灌排委員會(huì)把“水量量測(cè)與調(diào)節(jié)“這一課題納入其工作計(jì)劃之中，其后由于單板機(jī)及計(jì)算機(jī)的普及和推廣，一大批用于灌區(qū)自動(dòng)化量水的觀測(cè)儀表相繼問世。在國內(nèi)外一些灌區(qū)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化基地采用傳統(tǒng)水表或電磁流量計(jì)、超聲波測(cè)流量設(shè)備（ADCP）進(jìn)行供水和管水，收到一定成效。管式輸水要在灌區(qū)大面積推廣還是不現(xiàn)實(shí)的。由于我國灌區(qū)眾多，土地按農(nóng)戶分割成條塊，各地經(jīng)濟(jì)狀況千差萬別，對(duì)于支渠一下的末渠、斗渠的量水技術(shù)還是空白。多年來，盡管一些科研單位做過不少這方面的研究，一些成果真正走出試驗(yàn)室，進(jìn)行實(shí)際推廣應(yīng)用還是少見。由于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和資金投入等方面的限制，到目前為止我國除少數(shù)設(shè)有研究項(xiàng)目的灌區(qū)外，絕大多數(shù)灌區(qū)只在骨干渠道上有一些簡(jiǎn)陋的量水設(shè)施，水量計(jì)量仍采用傳統(tǒng)的人工模式，不僅量水精度低，量水設(shè)施不配套，而且以往網(wǎng)絡(luò)和傳輸技術(shù)欠發(fā)達(dá)，信息處理更新不及時(shí)，使得有限的水量量測(cè)信息也不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。經(jīng)過50多年的發(fā)展，我國灌區(qū)量水領(lǐng)域做過不少研究，但目前灌區(qū)量水設(shè)備的配套率還較低。更突出的是支渠以下的斗渠、末渠量水技術(shù)在我國灌區(qū)還是空白。隨著太陽能供電、傳輸網(wǎng)絡(luò)、GPRS等多項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展成熟，我單位憑借多年的流量精密測(cè)控經(jīng)驗(yàn)，將現(xiàn)有技術(shù)成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，在灌區(qū)推廣應(yīng)用成為一種可能。本項(xiàng)目的推廣是一次技術(shù)革新和自主創(chuàng)新。二、灌區(qū)量水技術(shù)要點(diǎn)根據(jù)灌區(qū)灌溉系統(tǒng)工程布置、工作特點(diǎn)與實(shí)際需要，在干、支、斗、農(nóng)、毛渠或低壓輸水管道上設(shè)置測(cè)站或測(cè)點(diǎn)，選擇適宜的量水設(shè)施(包括量水建筑物、觀測(cè)儀器儀表、數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)等)進(jìn)行觀測(cè)與科學(xué)計(jì)量，以便合理、適時(shí)而又準(zhǔn)確地控制引配水量，在滿足農(nóng)作物或工農(nóng)業(yè)需水的前提下，實(shí)施節(jié)約用水，提高水資源的有效利用率，并為推行有償供水、計(jì)量收費(fèi)提供依據(jù)。1、技術(shù)要點(diǎn)(1)當(dāng)前一般應(yīng)用較多的渠系量水建筑物如各種類型的量水堰、量水槽、量水檻、閘前短管等能獲得較高的測(cè)流精度，誤差小于±5%。(2)利用已建水利工程進(jìn)行量水，如利用渠道渡槽、跌水口、涵管及倒虹吸等，可兼有輸水功能；也有結(jié)合放水建筑物如出水口，分水閘、節(jié)制閘、斗門等與量水設(shè)備結(jié)合在一起，成為整體式的量水、放水建筑物，除量水功能外還有調(diào)節(jié)流量的功能。國內(nèi)已應(yīng)用的量水放水建筑物有錐形噴嘴式、節(jié)流環(huán)式、分流式和變斷面式等多種。(3)在量水儀器儀表中，有浮筒式、壓力泡和氣泡水位計(jì)，接觸或紅外光電式的水位傳感器，利用流速儀中旋杯、旋槳式原理制作的各式數(shù)字顯示流速儀，利用水位~流量，閘前閘后水位差，可自動(dòng)判別流態(tài)、自動(dòng)選擇流量公式的智能水閘控制儀、閘孔流量計(jì)等。在低壓輸水管道中，應(yīng)用超聲波在流動(dòng)介質(zhì)中傳播速度等于被測(cè)介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和原理制成的超聲波流量計(jì)，優(yōu)點(diǎn)可在不停水不停產(chǎn)情況下安裝設(shè)備；應(yīng)用導(dǎo)電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反映流量大小原理的電磁流量計(jì)等，量水精度高，應(yīng)用范圍廣，操作方便，測(cè)讀直觀。（4）各類記錄器和以計(jì)算機(jī)為中心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如明渠流量遙測(cè)系統(tǒng)。2、適用范圍可根據(jù)實(shí)際需要，在灌區(qū)灌排渠系統(tǒng)的干、支、斗、農(nóng)、毛渠或低壓輸水管道及灌區(qū)工業(yè)供水，城市鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）村生活供水等方面，選擇相應(yīng)適宜的量水技術(shù)與量水設(shè)施。三、監(jiān)測(cè)計(jì)量方案灌區(qū)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量點(diǎn)要選主渠道或支渠的某處作為水位（流量）監(jiān)測(cè)點(diǎn)。要經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)考察，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，所選測(cè)點(diǎn)水流態(tài)要穩(wěn)定均衡，位置選擇要合理科學(xué)，滿足計(jì)量需要。流量監(jiān)測(cè)計(jì)量中心可設(shè)在管理站中心機(jī)房，通過GPRS和無線數(shù)字電臺(tái)組合的傳輸方式，進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)。方案組成示意圖：IISGPR5_永幸浮鈴理站注潮中心灌區(qū)計(jì)量遮測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖四、量水設(shè)施安裝方案1、水位-流速灌渠輸水計(jì)量采用水位-流速測(cè)量法進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)。在灌渠安裝超聲波水位計(jì)一臺(tái)，電磁流速儀一臺(tái)，計(jì)量采集單元一套。設(shè)備供電采用泵房動(dòng)力電源。2、灌渠量水檻計(jì)量方案采用水位-水位測(cè)量法進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)。在灌渠中部選擇合適位置，設(shè)置一處量水檻。在量水檻前后分別設(shè)置一個(gè)水位測(cè)井。兩個(gè)測(cè)井設(shè)備共用一個(gè)太陽能電源。設(shè)備安裝示意圖如下：水位流量測(cè)定設(shè)備安裝示意圖五、量水檻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、量水檻基本要求量水檻可用于不同形狀渠道斷面和不同水流狀態(tài)下的水流測(cè)量，水頭損失宜在0.lh頻?0.132丁最大流量與最小流量比0_:0^=10:10見下圖。b）矩形量水檻橫斷面屯悌形量水檻慢斷面量水檻縱橫剖面示意圖1——渠頂；2——水尺；3——底檻參考位置；4——底檻；5——排水管；D——渠道深度（m）；d超高（m）；出一一上游渠道水深（m）；H2——下游渠道水深（m）;Ah量水檻壅水高度（m）；P——量水檻高度（m）;h——臨界水深（m）；h——以底檻頂部為基準(zhǔn)面的上游水深（m）；h1——以底檻頂部為基準(zhǔn)面的下游水深（m）；2B——量水檻頂寬度（m）；b渠底寬度（m）