灌區(qū)渠系建筑物量水現(xiàn)狀及改進對策

譚俊蓉

(河海大學企業(yè)管理學院 江蘇 常州 213000)

渠系建筑物量水多是利用已有的涵閘、倒虹吸等建筑物進行水量、水位的測定，渠系建筑物出流滿足量水水流條件，都可以用作量水。其測流原理是根據(jù)建筑物不同流態(tài)的流量計算公式，選用適當?shù)牧髁肯禂?shù)，再按照一定要求設置的水尺，測得建筑物上下游水位，推求流量和計算累積水量。利用建筑物量水是較為經(jīng)濟、簡便的量水方法，可以減少因灌溉系統(tǒng)設置量水設施所產(chǎn)生的水頭損失，又可節(jié)省大量附加量水設備的建設費用，在有可能用渠系建筑物量水的地方，應優(yōu)先利用。其測量成本較低，但只適用于對測量精度要求不高的渠道。因而本文對影響其測量精度的原因進行探究，并給出相關對策，以期能提高其測量精度，更好地發(fā)揮其量水作用。

一、相關概念介紹

涵閘：涵閘是涵洞、水閘的簡稱。涵洞是堤、壩內(nèi)的泄、引水建筑物。水閘是修建在河道、堤防上的一種低水頭擋水、泄水工程。

倒虹吸：當渠道與道路或河溝高程接近，處于平面交叉時，需要修一構筑物，使水從路面或河溝下穿過，此構筑物通常叫做倒虹吸。

跌水：使上游渠道(河、溝等)水流自由跌落到下游渠道(河、溝等)的落差建筑物。

渡槽：兩端與渠道相連接的橋梁式水槽。

二、渠系建筑物影響量水精度的因素：

(一)環(huán)境因素導致的建筑物損害。建筑物的完整程度與周邊環(huán)境有著緊密聯(lián)系。氣溫、濕度、天氣等都會影響到渠系建筑物的性能，甚至會對其造成損害。如在較寒冷地區(qū)，如果當?shù)厝狈η到ㄖ锏墓芾眇B(yǎng)護等，導致氣溫過低，引起量水建筑物凍脹破壞，就會導致測量數(shù)據(jù)不準確、測量精度變差。而且在一些冬季嚴寒的灌區(qū)，傳統(tǒng)渠系建筑物和閘門等測流設備、設施會受到不同程度的凍脹破壞，會增加對測流精度的影響[1]。

(二)渠系建筑物修建規(guī)整程度較差[2]。渠系建筑物的修建應符合國家規(guī)范與標準，如果各級渠系建筑物的規(guī)整程度較差，則量水精度會受到很大影響。除此之外，渠道可能會存在淤泥、漏水、阻塞等現(xiàn)象，會影響建筑物的量水精度。寧夏農(nóng)業(yè)灌溉渠道的測流就會受黃河高含沙水的影響，在這種影響下，渠系建筑物的量水精度就會降低，且傳統(tǒng)的明渠測流設備、設施及其測流精度都難以得到充分的保證[1]。

(三)建筑物量水地點選擇不當。建筑物量水應選擇水流平穩(wěn)、渠道斷面水位—流量關系比較穩(wěn)定的渠段[2]。建筑物量水要滿足一定的條件，如渠系建筑物完好，上下游有一定的坡度，過水不受下游頂托導致壅水，建筑物上下游具有一定的順直渠段，形成較為穩(wěn)定的流態(tài)等。如果渠系建筑物地點選擇不當，難以形成穩(wěn)定的流態(tài)，不能發(fā)揮其量水的作用，那么就會難以形成穩(wěn)定的測算公式，降低量水精度[3]。

(四)從渠系建筑物量水本體來看。渠系建筑物作為一種建筑設施，其自身在量水精度上的優(yōu)勢較低，主要體現(xiàn)在四個方面。一是建筑物尺寸測量不確定度。主要包括過水斷面寬度、洞管直徑、堰高等測量不確定度等；二是閘門開啟高度不確定度。如開啟高度讀數(shù)不確定度、標尺刻劃不確定度、閘底零點高程測量不確定度、弧形閘門開啟弧線換算為垂直開高的不確定度等；三是水位觀測不確定度。如水尺零點高程測量不確定度、水尺刻劃不確定度和讀數(shù)不確定度等；四是流量系數(shù)不確定度:當現(xiàn)場率定流量系數(shù)時,其不確定度受流速儀測流的不確定度、水位觀測不確定度和閘門開啟高度觀測不確定度等多種因素影響。采用模型試驗的流量系數(shù)時,其不確定度取決于所用流量系數(shù)是否符合原體建筑物的實際情況,可用現(xiàn)場實測流量系數(shù)值與模型流量系數(shù)值對比,估算流量系數(shù)的不確定度。

三、渠系建筑物提高量水精度的措施

(一)加強對渠系建筑物的管理養(yǎng)護。根據(jù)以往經(jīng)驗，加強對渠系建筑物的定期檢查、管理養(yǎng)護，充分利用預警機制，防止環(huán)境因素如氣溫過低時對建筑物造成損害。同時，也要加強建筑物工程質(zhì)量，提升施工質(zhì)量和工程品質(zhì)，從根本上提高渠系建筑物的抗災能力[4]。

(二)嚴格按國家標準修建渠系建筑物。渠系建筑物的修建要嚴格遵守國家標準規(guī)范，提高建筑物修建的規(guī)整程度，建筑物位置以及上下渠槽均應符合規(guī)定的技術要求。同時，相關部門要定期排淤、檢修、防止水流阻塞。保證建筑物完整無損、無泥沙淤積及雜物堵塞、調(diào)節(jié)設備良好等；保證水流平順，符合水力計算及測流精度的要求[5]。

(三)利用各級量水放水建筑物量水。這類量水放水建筑物有：閘前短管式流量計、分流式流量計、定流量閘等，均屬灌溉渠道量水新技術范疇。這種建筑物既有放水、調(diào)節(jié)流量的能力，又具備量水的性能；量水精度較高，便于管理。[2]

(四)制定灌區(qū)量水體系。根據(jù)灌區(qū)實際情況，對灌區(qū)內(nèi)渠系建筑物、渠道及水流特點等進行全面考慮，制定出本灌區(qū)量水體系。在灌區(qū)實際量水工作中，除利用水工建筑物量水外，還可利用薄壁堰量水等其他方法，快速、精確地進行量水工作，也可利用渠道上的特設量水設施，采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行自動化量水及自動化控制[4]。

(五)對渠系建筑物的結構設計要合理科學。需要對地理環(huán)境、氣候、溫度、水文等數(shù)據(jù)進行全面收集、整理、分析，根據(jù)實際數(shù)據(jù)制定相應的設計方案。數(shù)據(jù)的采集要具有精準度，相應部門的數(shù)據(jù)更新要及時有效。對于偏遠地區(qū)并且數(shù)據(jù)采集相對困難的地方，數(shù)據(jù)就容易出現(xiàn)錯誤，需要根據(jù)以往的數(shù)據(jù)信息進行推算，盡力保證數(shù)據(jù)的有效性[6]。

(六)運用相關軟件和技術，提高流量測量的效率。利用渠系建筑物量水經(jīng)濟、方便。這項工作不復雜,但很繁瑣,供水人員每間隔數(shù)小時需觀測和計算一次流量,遇特殊情況時,還需增加觀測和計算次數(shù),費時費力,精度也因人而異。而利用相關軟件和技術，如運用Excel軟件，使用其中的IF函數(shù)判斷流態(tài),進而計算流量,在斗口放水操作和流量計算上減少工作量,提高精度[7]。

四、結束語

本文通過對灌區(qū)內(nèi)渠系建筑物量水精度原因的探討，針對性地給出了提高渠系建筑物量水精度的相關對策，提出了一些建議，以期提高渠系建筑物流量測量的效率，在低成本的同時實現(xiàn)量水的高精度。同時，也希望本文能夠給相關研究人員一些幫助和研究新思路。