簡析河南省人民勝利渠灌區(qū)量水方法

□王貽森 □殷歡慶 □王菊霞 □白瑞林（河南省人民勝利渠管理局）

簡析河南省人民勝利渠灌區(qū)量水方法

□王貽森 □殷歡慶 □王菊霞 □白瑞林（河南省人民勝利渠管理局）

灌區(qū)量水是實行計劃用水，按方計征水費，促進節(jié)約用水和提高灌區(qū)管理水平的一項必不可少的重要工作；是合理調(diào)度灌溉水資源，正確執(zhí)行用水計劃，加強經(jīng)濟管理的必要措施；同時也是衡量灌溉管理水平和灌溉水利用率高低的重要技術(shù)手段。人民勝利渠灌區(qū)大多是利用建筑物量水，灌區(qū)兼作量水用的水工建筑物主要有水閘、涵洞、渡槽、陡坡、跌水等。通過灌區(qū)量水，可積累不同地區(qū)、不同水文年的農(nóng)作物灌溉用水資料，分析核算灌區(qū)灌溉水的利用效率，檢驗原有農(nóng)業(yè)用水定額的合理性。

灌區(qū);量水技術(shù);應(yīng)用現(xiàn)狀;量水方法

0 前言

人民勝利渠是新中國成立后在黃河下游興建的第一個大型引黃自流灌溉工程。1951年3月開工修建，1952年4月開閘放水，灌區(qū)設(shè)計灌溉面積12.32萬hm2，有效灌溉面積9.07萬hm2，主要承擔(dān)焦作、新鄉(xiāng)、安陽3市12縣（市、區(qū)）、57個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)田灌溉和向新鄉(xiāng)市城市供水任務(wù)，并承擔(dān)向境外的滑縣地下水補源的任務(wù)。灌區(qū)工程由沉沙、灌溉、排水、機井4個系統(tǒng)組成。沉沙系統(tǒng)有沉沙池、引水渠、退水渠及其建筑物組成，自流沉沙；灌區(qū)灌溉系統(tǒng)由總干渠、干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠五級固定渠道組成；排水系統(tǒng)以衛(wèi)河為總承泄區(qū)，實行灌排分設(shè)的工程模式；機井系統(tǒng)由機井和相應(yīng)的田間工程組成，實行渠井結(jié)合，井灌井排，控制地下水位，保持水量平衡。灌區(qū)經(jīng)過六十多年的建設(shè)與管理，已成為當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

1 人民勝利渠灌區(qū)量水技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

人民勝利渠灌區(qū)通過實行計劃用水和精確引水、輸水、配水推進灌區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展,合理配置水資源,改善水環(huán)境。渠系上設(shè)有各種類型的配套建筑物，如水閘、渡槽、倒虹吸、涵管、跌水、斗門、水電站、量水槽等，共計5768座。灌區(qū)開灌60年來，累計引用黃河水約360億m3。

人民勝利渠灌區(qū)工程點多、線長、面廣，灌區(qū)內(nèi)降雨時空分布極不均勻，春旱、夏澇的特點很明顯，在夏秋兩季時常是旱澇交錯出現(xiàn)。洪水具有漲勢猛，洪峰高，含沙量低，預(yù)見期短的特點，而旱情又具有持久性與連片性的特性，因此，灌區(qū)不僅水管理的任務(wù)十分繁重，而且，灌區(qū)工程安全運行、防汛抗旱的任務(wù)也十分艱巨。

在灌水期間，灌區(qū)引水渠、干渠、支渠、斗渠采用水工建筑物量水，并用流速儀進行校核。農(nóng)渠采用特設(shè)量水設(shè)備量水。建筑物量水方法有：啟閉式閘門量水、跌水或陡坡量水、渡槽量水等。特設(shè)的量水設(shè)施有：梯形量水堰、巴歇爾量水槽、量水噴嘴、圓形量水孔口等。

2 灌區(qū)量水工作的任務(wù)

及時準(zhǔn)確的從水源引水，按照用水計劃和水量調(diào)配方案，調(diào)節(jié)、控制渠道水量；為灌區(qū)實施“總量控制”“定額管理”“按方計費”等提供依據(jù)；分析評價灌水質(zhì)量和灌溉效率，掌握水量供需情況，合理修正、調(diào)整供配水方案，指導(dǎo)和改進用水管理工作；驗證和校核渠系建筑物輸水能力和輸水損失，為灌區(qū)改擴建等提供規(guī)劃設(shè)計等基本資料。

3 灌區(qū)常用的量水方法

人民勝利渠灌區(qū)常用的量水方法有：利用水工建筑物量水；利用特設(shè)的量水設(shè)備；利用流速儀測水；利用水尺量水；利用浮標(biāo)測水等。

3.1 水工建筑物量水

利用渠道上已有的水工建筑物量水，不必再添置其他量水設(shè)備，是最為經(jīng)濟、簡便的量水方法。

水工建筑物量水方法有啟閉式閘門量水、跌水或陡坡量水、渡槽量水等。

3.1.1 利用啟閉式閘門量水

首先要測量水位，然后區(qū)別流態(tài)，最后選用正確的流量計算公式進行計算。

3.1.1.1 流態(tài)判別

根據(jù)《灌區(qū)量水工作手冊》可知通過涵閘的水流形態(tài)一般為：閘門全開自由流、閘門全開潛流、有閘控制自由流、有閘控制潛流4種。

閘門全開自由流：閘門升起，其開啟高度hw與閘前水深H之比>0.65（hw/H>0.65）即閘門下緣高于水面；閘后下游水深hH與H之比<0.7（hH/H<0.7），在水力學(xué)中屬于堰流的自由流。

閘門全開潛流：閘門升起，閘門下緣高于水面（hw/H>0.65）；閘后下游水深hH與H之比<0.7（hH/H＞0.7），在水力學(xué)中屬于堰流的潛流。

有閘控制自由流：啟閘高度hw與閘前水深H之比≤0.65（hw/H≤0.65），即水流觸及閘門下緣流過；閘后水深h1與小于啟閘高度hw（h1＜hw），而閘門底邊未被下游水面淹沒，在水力學(xué)中屬于孔口出流的自由流。

有閘控制潛流：閘后水深h1與大于啟閘高度hw（h1＞hw），即閘門下緣被上、下游水面淹沒，在水力學(xué)中屬于孔口出流的潛流。

3.1.1.2 用作量水的建筑物須符合的條件

具有一定量測精度；能同時量測及調(diào)節(jié)流量而不影響渠道正常工作；建筑物本身完整無損，不變形，不漏水，無淤積及阻塞現(xiàn)象；調(diào)節(jié)設(shè)備（即啟閉閘門等）不漏水，無歪斜、扭曲、損壞現(xiàn)象，閘門邊緣與閘槽能緊密吻合；水流平順,符合水力計算要求，水頭損失不少于5cm，水流呈潛流時，其潛沒度（上游水深與下游水深之比）≤0.95；建筑物高度或上面填土封閉高度須高出最高水位，不允許由上面漫水。

3.1.2 利用跌水或陡坡量水

可根據(jù)實測流量系數(shù)或所采用的流量系數(shù)，繪制水位流量關(guān)系表或曲線圖，量水時，根據(jù)水尺讀數(shù)，從水位流量關(guān)系表或曲線圖中，即可求得相應(yīng)的流量值。

3.1.3 利用渡槽量水

在渡槽進出口和中間槽壁上各設(shè)一個水尺，首先要測量水位，然后選用正確的流量計算公式進行計算。當(dāng)渡槽長度>20倍最大水深時，可用明渠均勻流公式計算流量，當(dāng)渡槽長度<20倍最大水深時，則應(yīng)以堰流或明渠放水口無閘控制潛流計算。

3.2 特設(shè)的量水設(shè)備量水

成果比較精確，但設(shè)備費用較高，一般在沒有水工建筑物或現(xiàn)有水工建筑物不能用以量水時，或是要求的量水精度超過水工建筑物能達到的精度時，采用特設(shè)量水設(shè)備。

特設(shè)的量水設(shè)施有梯形量水堰、巴歇爾量水槽、量水噴嘴、圓形量水孔口等。

3.2.1 在選擇特設(shè)量水設(shè)備時應(yīng)考慮以下條件

水頭損失小，不妨礙渠道加大流量的通過；觀測計算方便；在渠道通過允許輸沙能力的流量時，量水不受影響；設(shè)備費用及維修費用少。

3.3 利用流速儀測水

成果精確，但費時較多，設(shè)備費用高，施測和計算復(fù)雜，多在無水工建筑物及特設(shè)量水設(shè)備可以利用的情況下使用。流速儀測流還可以校正其它測流水工建筑物的系數(shù)，測定量水設(shè)備的過水能力。

測流斷面應(yīng)選擇在渠段平直、水流均勻、無漩渦或回流的地方，斷面應(yīng)與水流方向垂直。測流段應(yīng)盡可能具有穩(wěn)定規(guī)則的斷面。

3.4 利用水尺量水

在渠段上選擇比較穩(wěn)定的順直渠段（測流渠段，也可以人工加以襯砌，以保證渠床穩(wěn)定）并在渠道內(nèi)設(shè)立水尺，利用流速儀測定出斷面水位—流量關(guān)系曲線后，觀測水位查流量的一種量水方法。測流時，測流渠段水流應(yīng)不受下游節(jié)制閘或壅水建筑物回水的影響，以免影響量水精度。

測水?dāng)嗝嫔嫌魏拖掠雾樦倍伍L度分別≥50m,襯砌段長度≥5m且≥5倍渠寬，最好為混凝土現(xiàn)澆后抹面；渠道內(nèi)設(shè)立一水尺，水尺安裝在襯砌段中部。對于土渠中的測水?dāng)嗝?，下游?yīng)設(shè)計護坦，長度≥3倍水面寬度，以避免斷面下游沖坑淤土抬高水位。

3.5 利用浮標(biāo)測水

利用浮標(biāo)測水是一種簡單易行的測流方法，但精度較低，可在量水精度不高的情況下使用，該法對渠道、水流無特殊要求，但水面應(yīng)該無波動，無渦流。

3.5.1 利用浮標(biāo)測水測流渠段及測流斷面應(yīng)符合的要求

渠段平直，渠床比較規(guī)則完整，無顯著變形現(xiàn)象；水流均勻平穩(wěn)，無漩渦及回流現(xiàn)象；渠段內(nèi)無阻礙水流的雜草，雜物及建筑物。

4 灌區(qū)選擇量水方法的原則

精確度符合要求；在有可能利用水工建筑物量水的地方，優(yōu)先考慮使用水工建筑物量水；觀測計算方便；設(shè)備費用及維修費用低廉。

5 灌區(qū)量水技術(shù)的發(fā)展趨勢

灌區(qū)量水設(shè)備和量水技術(shù)是實行計劃用水和控制灌水質(zhì)量的基本措施,是搞好灌區(qū)經(jīng)營管理、提高經(jīng)濟效益、實行按方收費促進節(jié)約用水的必要工具和手段。通過量水，可以為保證正確執(zhí)行、編擬用水計劃提供可靠的資料；可以按照用水計劃的規(guī)定和水量調(diào)配組織的指導(dǎo)，調(diào)節(jié)、控制水量，準(zhǔn)確地從水源引水、輸水和按定額向用水單位供水；可以檢查水質(zhì)和水的利用率，并指導(dǎo)和改進用水工作；可以為設(shè)計和科研工作提供資料。灌區(qū)信息化可以快速建立準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，及時、完整、準(zhǔn)確地完成各類水文信息及視頻信息的收集、處理和存儲，并能快速、靈活地以圖、文、聲、像等多種方式提供水文信息查詢、統(tǒng)計和分析等全面的信息服務(wù)。因此灌區(qū)實現(xiàn)水情測量記錄設(shè)備的數(shù)字化、測控一體化和信息共享化是灌區(qū)量水技術(shù)和設(shè)備發(fā)展的必然趨勢。

A

1673-8853（2014）01-0055-02

王貽森（1982-），男，工程師，從事基層水利工作。

2013-11-06

李 迪）