芻議適于東明灌區(qū)量水方法的選擇

祖文超，張良育，邵 俊

1 東明灌區(qū)基本情況

東明灌區(qū)位于螞蟻河中游左岸延河鎮(zhèn)境內(nèi)，地貌形態(tài)分為螞蟻河河套平原和螞蟻河與西柳樹河交匯的三角洲河套平原。控制面積8 km2，承擔(dān)萬寶、新發(fā)、東明、柳河4個(gè)村，27個(gè)生產(chǎn)單位的灌溉任務(wù)，設(shè)計(jì)灌溉面積666.7 hm2。

1983年在萬寶村寶山屯處的螞蟻河左岸修建東明抽水站，灌區(qū)干渠全長14 km，支渠13條，總長26 km。渠系永久建筑物17座，其中節(jié)制閘1座，排水閘3座(七號、八號、五號)，渡槽1處，橋梁5座。2008年田間配套工程修建渠系建筑物79座，支、斗渠整形長度47.2 km，干渠防滲1.0 km。

2 量水方法

2.1 量水歷程

20世紀(jì)50年代我們國家開始量水技術(shù)研究與應(yīng)用，1985年7月國務(wù)院發(fā)布《水利工程水費(fèi)核訂、計(jì)收和管理辦法》后，灌區(qū)量水受到重視。

“九五”以來，國家將“灌區(qū)量水新技術(shù)”、“灌區(qū)量水新產(chǎn)品”等作為節(jié)水農(nóng)業(yè)重大科技攻關(guān)內(nèi)容，在量水設(shè)備方面取得新的進(jìn)展。量水技術(shù)已成為灌區(qū)改造的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

2001年財(cái)政部、國家計(jì)委、農(nóng)業(yè)部在《關(guān)于取消農(nóng)村稅費(fèi)改革試點(diǎn)地區(qū)有關(guān)涉及農(nóng)民負(fù)擔(dān)的收費(fèi)項(xiàng)目的通知》中要求:按實(shí)際供水量和規(guī)定水費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)收取水費(fèi)。

1983年東明灌區(qū)渠首抽水站建成后，使用的是梯形斷面結(jié)合水尺進(jìn)行量水測算水量的，至今還沒有進(jìn)行灌區(qū)干渠、支渠、斗渠系統(tǒng)化的量水措施，灌區(qū)用水仍得不到精確測算。

2.2 適于東明灌區(qū)的量水方法

東明灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積666.7 hm2，屬于中小型灌區(qū)，因此選擇適合的量水設(shè)施、設(shè)備，對灌區(qū)的運(yùn)行和管理將起到方便、高效和節(jié)能的作用。

大中型渠道量水方法主要有:利用水工建筑物量水、標(biāo)準(zhǔn)斷面量水、浮標(biāo)量水、特設(shè)量水設(shè)備和儀表量水5種方法。

當(dāng)過水流量在0.10～1.0 m3/s時(shí)，屬小型渠道，依據(jù)東明灌區(qū)干渠流量不足1 m3/s，屬上述類型。通常適用的量水主要方法有4種:簡易量水檻、流線型三角形剖面堰、矩形渠道半圓柱形量水槽和長喉道多功能自動量水裝置。

1)簡易量水檻是由荷蘭、美國等國家研究出的一種量水堰，中國水科院等單位結(jié)合我國的實(shí)際情況，進(jìn)行了大量的模型試驗(yàn)，提出了一系列應(yīng)用于梯形和矩形渠道的檻型、經(jīng)驗(yàn)公式和相關(guān)系數(shù)。優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、造價(jià)低廉。缺點(diǎn):堰檻阻水，上游易產(chǎn)生淤積。

2)流線型三角形剖面堰是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1984年制定的一項(xiàng)新的堰槽測流標(biāo)準(zhǔn)(編號為ISO9827)。它是將三角形剖面堰的兩個(gè)剖面之間的銳緣棱，用一個(gè)與兩個(gè)坡面相切的圓弧所代替，形成流線型的堰底，施測精度較高。流線型三角形量水槽比較規(guī)范，同時(shí)適合淹沒流。缺點(diǎn):堰檻阻水，上游易產(chǎn)生淤積。

3)矩形渠道半圓柱形量水槽是在渠道兩側(cè)修筑直徑為d的半圓柱體，形成側(cè)收縮，水流通過時(shí)產(chǎn)生臨界流，從而具有穩(wěn)定的水位流量關(guān)系。該量水槽的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，且具有一定的量水精度。優(yōu)點(diǎn):半圓柱形量水槽結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、造價(jià)低廉、不易淤積。缺點(diǎn):有一定的局限性，僅適用于自由流。

4)長喉道多功能自動量水裝置是基于傳統(tǒng)長喉道量水槽測流原理，利用目前最新的數(shù)字顯示技術(shù)和穩(wěn)定可靠的水位傳感技術(shù)研制開發(fā)的新型量水設(shè)備，它由長喉道量水槽、磁性液位計(jì)和流量積算儀三大部分組成。

長喉道多功能自動量水裝置的性能:①具有傳統(tǒng)長喉道量水槽的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn);②實(shí)現(xiàn)了瞬時(shí)流量、累計(jì)用水量的數(shù)字化顯示;③測流精度高，累計(jì)用水量相對誤差＜5%;④可與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)灌溉用水的自動控制。

綜合以上4種方法，從實(shí)用性、方便性以及自動化控制等多方面特性分析，長喉道多功能自動量水裝置是最方便快捷，易于灌區(qū)管理人員掌握的現(xiàn)代化管理的量水方式。

3結(jié)語

隨著人類科技的進(jìn)步，灌區(qū)管理自動化控制是水利現(xiàn)代化的一個(gè)發(fā)展趨勢。只有高效管理、利用灌溉水，節(jié)約有限的水資源，才能夠促進(jìn)灌區(qū)長期健康發(fā)展，大步邁進(jìn)水利新時(shí)代。

[1] 張?jiān)?當(dāng)代水利科技前沿[M].北京:水利部國際合作與科技司，2005.

[2] 高峰.灌區(qū)量水技術(shù)[M].北京:水利部農(nóng)田灌溉研究所，2012.