淠河總干渠全渠段量測水能力建設(shè)思考

時兆中

（安徽省淠史杭灌區(qū)管理總局，237005，六安）

一、項目概況

淠河總干渠是安徽省淠史杭灌區(qū)兩條總干渠之一，也是淠河灌區(qū)最重要的引水渠道，位于安徽省中西部，南起于六安市裕安區(qū)橫排頭引水樞紐，東止于合肥市肥西縣新民壩，渠道總長104.5 km，渠首設(shè)計流量300 m3/s。從淠河總干渠直接引水的有淠東、淠杭、瓦西、潛南、瓦東、滁河等6條干渠和小蜀山分干渠；金杯、四望山等11條支渠、分支渠及116條斗渠?？偢汕崴谜竟灿?9座，裝機13 800 kW。在總干渠分水的水閘共有134座，其中支渠及以上分水閘18座，支渠以下分水閘116座。

淠河總干渠承擔(dān)著農(nóng)業(yè)用水、生活用水、工業(yè)用水和生態(tài)補水的供水重任，服務(wù)于660萬畝（1畝=1/15 hm2，下同）農(nóng)田灌溉和約500萬人飲水，范圍涉及六安市裕安區(qū)、金安區(qū)，合肥市肥西縣、肥東縣、蜀山區(qū)、長豐縣和淮南市壽縣。區(qū)域人均水資源量860 m3，遠(yuǎn)低于全國人均水資源量2 100 m3水平。遇到干旱年份，受水資源時空分布不均影響，淠河灌區(qū)可利用水資源十分緊張，調(diào)水配水任務(wù)繁重，進行淠河總干渠全渠段量測水設(shè)施建設(shè)對科學(xué)調(diào)水配水具有重要意義。

二、開展全渠段量測水能力建設(shè)的必要性

進行淠河總干渠全渠段量測水能力建設(shè)，是促進淠史杭灌區(qū)工程管理現(xiàn)代化試點工作和灌區(qū)現(xiàn)代化發(fā)展的需要，是進一步提升灌區(qū)服務(wù)能力的需要，是踐行“水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管”水利改革發(fā)展總基調(diào)的重要措施。

1.灌區(qū)量測水設(shè)施現(xiàn)狀

淠河總干渠本級渠道是利用手動纜道流速儀法測流，精度較高，供、用水雙方對計量成果都很認(rèn)可，但造價和管理費用較高；工業(yè)用水和六安市城市居民生活用水是利用計量儀表量測，精度高但儀表價格昂貴，維修和管理費用高；泵站是利用電機功率和水頭差進行量水，精度較高，運行管理費用也較高；農(nóng)業(yè)用水干渠本級是利用纜道流速儀法測流，其他分水、引水、泄水建筑物中的涵閘是利用水尺結(jié)合建筑物量水，精度相對較低，但操作簡單、經(jīng)濟實用。

2.存在的問題

淠河總干渠量測水設(shè)施設(shè)備陳舊，監(jiān)測控制能力差，量測水設(shè)施不配套，大多數(shù)支渠及以下渠系的量測精度都較低；引水計量采用常規(guī)的人工方式測報，信息采集傳輸途徑單一，汛情、水情、雨情、旱情等信息尚以電話傳遞為主。調(diào)度管理和決策指揮手段落后，資料統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析及預(yù)測方法以手工和經(jīng)驗為主。在量測設(shè)備、信息化水平等方面，淠河總干渠與國內(nèi)先進地區(qū)相比還有一定差距。

3.加強全渠段量測水能力建設(shè)

淠河灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水量占總用水量的70%以上，平均渠系水利用系數(shù)為0.55，灌溉水利用系數(shù)為0.52，距2020年規(guī)劃目標(biāo)的渠系水利用系數(shù)0.60和灌溉水利用系數(shù)0.56仍有較大差距，且水資源的單方產(chǎn)出經(jīng)濟效益較低。近年隨著合肥、六安兩市人口增長和工業(yè)快速發(fā)展，對優(yōu)質(zhì)源水和維持基本生態(tài)基流用水的需求量大幅度增加，水資源短缺問題突出，因此必須要加大農(nóng)業(yè)節(jié)水力度，把節(jié)約出來的農(nóng)業(yè)水量置換為生活用水、生態(tài)用水和工業(yè)用水。加強淠河總干渠全渠段用水監(jiān)測計量設(shè)施建設(shè)，提高淠史杭灌區(qū)量測水水平和量測能力，是灌區(qū)深入開展節(jié)水工作的基礎(chǔ)條件，并將有助于實現(xiàn)灌區(qū)水資源高效利用，推動區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

三、量測水設(shè)施設(shè)置安排及提升管理能力建議

按照國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)的有關(guān)要求，在淠河總干渠本級渠道上的重要引水口、分水口、用水管理分界斷面、用水計量斷面布設(shè)量測水設(shè)施，對主要的泄水、退水、排水口的量測水設(shè)施進行配套，通過配套完善各干渠、分干渠、支渠及其以下渠系的分水閘和其他取水、退水量測設(shè)施，精準(zhǔn)掌握渠段水資源取用情況，從而為淠河灌區(qū)水資源的統(tǒng)一管理、分配、調(diào)度、使用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.量測水方式方法選擇

淠河灌區(qū)流量監(jiān)測方式包括人工測流和自動測流，常用的監(jiān)測方法有水力學(xué)法（水位流量關(guān)系法）和流速面積法。水力學(xué)法測流量是依據(jù)經(jīng)驗公式，測出相關(guān)參數(shù)，利用水位流量關(guān)系公式計算流量；流速面積法是根據(jù)測出的流速分布數(shù)值和面積關(guān)系計算流量。淠河總干渠量測方式方法的選擇主要根據(jù)監(jiān)測點的位置、重要性以及客觀條件選擇，同時對重要斷面及易引起爭議的斷面采用人工測流和自動測流方式相互印證校核。

2.干渠進水閘量測水設(shè)施布置

從淠河總干渠引水的6條干渠，其中，設(shè)計流量最大的是瓦東干渠進水閘（64.5 m3/s），設(shè)計流量最小的是淠杭干渠進水閘（16.6 m3/s）；設(shè)計灌溉面積最大的干渠灌區(qū)是瓦東干渠灌區(qū)（150萬畝），設(shè)計灌溉面積最小的是淠杭干渠灌區(qū)（40萬畝）。淠河總干渠本級渠道、各干渠渠道均是梯形標(biāo)準(zhǔn)斷面，渠道的水深一般在4 m左右，渠堤內(nèi)邊坡比一般在1∶2.5，渠底寬15 m以上，在進水閘出口處300～800 m范圍內(nèi)有相應(yīng)的順直段，順直段長的可達(dá)100～200 m，渠道平均流速處于不沖不淤的平衡狀態(tài)，這種大斷面適合建設(shè)纜道測流站，所以在干渠及總干渠市級用水管理分界斷面采用纜道測流方式。

3.小蜀山分干渠、支渠及支渠以下分水閘的量水設(shè)施設(shè)置

支渠及支渠以下渠道為梯形斷面，設(shè)計底寬為 2～5 m，水深為1～2 m，渠道坡降為 1∶10 000～1∶2 000，渠道邊坡比為 1∶1～1∶1.5，平均流速為 0.3～0.8 m/s，流量為 0.03～5 m3/s，灌溉面積為0.015萬～10萬畝。小蜀山分干渠分水閘（灌溉面積15萬畝），大部分是圓形管涵結(jié)構(gòu)，對這種典型的小斷面、小流量，其水量量測是通過實測水頭差、閘門開啟高度等水力因素，經(jīng)分析或利用經(jīng)驗公式計算確定流量系數(shù)或效率系數(shù)，再利用水力學(xué)公式計算得到流量。為減少工作人員的工作量和提高量測精度，可在分水閘出口側(cè)適當(dāng)配置相應(yīng)的管道流量計或者安裝量測一體化水閘，通過聲學(xué)測流的量測水設(shè)施設(shè)備與建筑物量測水進行比對校核，逐步實現(xiàn)支渠及以下量測水的實時在線精確計量。

4.提水泵站的量水設(shè)施設(shè)置

直接從總干渠提水的59處提水泵站，設(shè)計提水能力為28m3/s，均是小型泵站。對小型泵站根據(jù)其不同用途和不同精度要求，一般采用電機單機功率、實測水頭或揚程，利用流量水位功率關(guān)系曲線圖測出總流量。但這種方式受泵站分布范圍廣、裝機臺數(shù)多、單臺泵站管徑小等因素影響，單次量測耗時長、成本高，應(yīng)結(jié)合泵站更新改造，實行超聲波流量計在線量測。

5.量測數(shù)據(jù)采集傳輸

對通過在線和非在線采集的量測水水量監(jiān)測數(shù)據(jù)，均實行專線傳輸，集中到灌區(qū)已建立的數(shù)據(jù)信息平臺。數(shù)據(jù)信息平臺統(tǒng)籌信息采集點、信息分中心、信息中心，在此基礎(chǔ)上實時顯示水量水質(zhì)信息，從而促進灌區(qū)信息化體系綜合應(yīng)用，實現(xiàn)信息資源的互聯(lián)互動，為淠河灌區(qū)抗旱、防汛及工程運行管理提供及時、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)信息。

6.量測管理能力提升

一是編制完成淠河總干渠量測水設(shè)施建設(shè)專項規(guī)劃，以規(guī)劃引領(lǐng)指導(dǎo)淠河總干渠量測水設(shè)施建設(shè)。二是制定淠河總干渠量測水信息采集、傳輸、使用制度，以制度規(guī)范量測水的數(shù)據(jù)采集、分析、應(yīng)用。三是要求灌區(qū)管理局、管理分局、管理段明確專人負(fù)責(zé)量測水日常工作，加強工作人員的業(yè)務(wù)知識培訓(xùn)，使其充分掌握現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用方法。四是建立量測水考核應(yīng)用體系，實行節(jié)約用水獎勵、超定額用水加價的水費計收模式。五是加強量測水成果應(yīng)用，統(tǒng)籌謀劃區(qū)域水資源總量平衡和生活、農(nóng)業(yè)、生態(tài)、工業(yè)各類用水量合理配置，達(dá)到科學(xué)用水、和諧用水。

四、結(jié) 論

隨著對水資源開發(fā)利用控制、用水效率控制、水功能區(qū)限制納污水資源管理“三條紅線”指標(biāo)的嚴(yán)格考核，灌區(qū)節(jié)水管理工作需要進一步加強，提高量測水能力成為當(dāng)務(wù)之急。對淠河總干渠水資源的引進、利用、消耗、輸出進行精準(zhǔn)量測是灌區(qū)水資源統(tǒng)一調(diào)度和分配的基礎(chǔ)，也是利用經(jīng)濟杠桿促進灌區(qū)上游加強用水管理、節(jié)約用水的有效手段。通過加強量測水能力建設(shè)，提高工程計量率和水資源監(jiān)督管理能力，從而達(dá)到水資源的優(yōu)化配置，為灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)提供必要的基礎(chǔ)支撐。 ■