渠系水利用系數(shù)率定誤差分析與控制

邊紅彬 楊明

摘? ? 要：針對灌區(qū)新增襯砌渠道的增加，率定渠道水利用系數(shù)過程中，出現(xiàn)的影響系數(shù)率定的影響因素，提出誤差的來源以及采取相應(yīng)措施，將誤差降低到最低程度，率定實(shí)際的渠道水利用系數(shù)，為用水管理提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：渠系水利用系數(shù);誤差;控制

1? 引言

為了準(zhǔn)確地掌握襯砌渠道節(jié)水效果、混凝土渠道系數(shù)，為今后混凝土襯砌渠道提供用水參數(shù)、合理調(diào)整渠道水利用系數(shù)提供技術(shù)數(shù)據(jù)，管理局組織專人對軍干渠和徐灣分干襯砌渠道進(jìn)行實(shí)測率定，成立了組織機(jī)構(gòu)并進(jìn)行了具體分工。結(jié)合春灌工作，多視角、全方位地對存在的問題根源或主要原因予以探究。

2? 前期準(zhǔn)備

前期對項(xiàng)目組人員進(jìn)行了測流相關(guān)知識的培訓(xùn)，主要包括現(xiàn)場操作、計(jì)算和測流工作相關(guān)注意事項(xiàng)。繪制實(shí)驗(yàn)渠段沿線各支斗渠進(jìn)水口位置分布圖及原始尺寸的測流斷面圖，為后續(xù)工作的順利開展做好了準(zhǔn)備。

3? 主要工作

3.1? 測流斷面校核

為保證測流數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，首先對測段斷面基本尺寸進(jìn)行校核，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。對各渠道測流斷面進(jìn)行了重新校核，布置測線并進(jìn)行了斷面面積計(jì)算，并用水準(zhǔn)儀進(jìn)行了高程的精準(zhǔn)測量，繪制了新的水尺，排除了影響因素。為保證測流數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，首先對測段斷面基本尺寸進(jìn)行校核，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

3.2? 流速儀的更新與檢定

引進(jìn)新流速儀15臺，重新檢定流速儀24臺。檢定前后對流速儀都進(jìn)行了比測工作，主要分組有簽定前新舊儀器比測、檢定后儀器與檢定前儀器比較、檢定后新舊儀器比較等多種組合。對結(jié)果比較，評價流速儀檢定前后對水量結(jié)果計(jì)量的影響程度。

3.3? 岸邊流速系數(shù)比對

存在沿用參考岸邊系數(shù)的情況，對岸邊流速系數(shù)進(jìn)行率定。根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，對部分分干進(jìn)行了岸邊流速系數(shù)的測量工作，實(shí)測結(jié)果顯示岸邊系數(shù)大致在0.91～0.93之間，而現(xiàn)用系數(shù)在0.87左右，對測流結(jié)果會產(chǎn)生一定影響，經(jīng)計(jì)算影響值占水量的1%～1.3%左右。該結(jié)果是在水位較低情況測得，最靠近起點(diǎn)距的部分面積較小，受影響偏小，如果水位較高時受影響程度更大。當(dāng)然由于測次較少，該數(shù)據(jù)只能作為參考。

3.4? 支斗口數(shù)據(jù)比測

為保證測量數(shù)據(jù)的客觀性，采用定期、不定期、白天、夜晚對支斗口進(jìn)行抽查，支斗口測流數(shù)據(jù)抽查結(jié)果顯示，在進(jìn)水口不調(diào)閘的前提下，上游水位自然抽漲、用水戶用水情況的改變，都會對測流結(jié)果產(chǎn)生影響，不排除人為操縱下游水位等情況，工程條件越好，受影響程度越大?？傮w看，在不排除各個因素的影響下，項(xiàng)目組測得的結(jié)果絕大部分偏大。

3.5? 渠道水利用系數(shù)分析

渠道水利用系數(shù)分析采取瞬時流量法與統(tǒng)計(jì)法相結(jié)合的方法：瞬時流量法。采用流速儀測流法，上一級測水?dāng)嗝鏈y量后按流程下一個測水?dāng)嗝嬖贉y水，根據(jù)各斷面的流量來確定渠道水利用系數(shù)。統(tǒng)計(jì)法。上下游測流斷面獨(dú)立測水，不受時間限制，根據(jù)一定時段（一般為渠道正常運(yùn)行時段）各斷面的過水量來確定渠道水利用系數(shù)。

4? 誤差分析

4.1? 儀器的維修保養(yǎng)

根據(jù)流速儀檢定前與檢定后實(shí)測結(jié)果比較，流速儀的誤差對測流結(jié)果存在一定的影響。由于在用水期間，儀器檢定需要盡快完成，又不能耽誤正常的測水工作，檢定前后儀器比測次數(shù)較少，存在一定的偶然性，另外，不同種類的儀器之間比對也存在一定誤差，因此所測數(shù)據(jù)只能作為一種參考。

4.2? 測流斷面的變化影響

測流斷面變形對測流最終的數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生很大影響，特別是拋物線形襯砌渠道，斷面變形造成了斷面面積的變化，同時也造成測線位置的改變，測線的布置與現(xiàn)有變形后的渠道已經(jīng)不匹配，從而改變了最終的流量結(jié)果。

4.3? 各種參數(shù)的影響

①岸邊流速系數(shù)。隨著灌區(qū)續(xù)建配套工程的建設(shè)，灌區(qū)工程條件有了很大的改善。但也存在沿用參考岸邊系數(shù)的情況，這對測流結(jié)果也產(chǎn)生影響。②測桿對測流的影響。流速儀在測線上的放置位置與測桿拉絲長度之間的關(guān)系存在誤差;測桿底部托盤以下測桿長度的影響，一般測桿托盤以下有2-3cm長度，如果忽略了這個長度會對讀取水深、流速儀放置位置造成誤差;測流斷面渠底是否有溝槽以及其深度的校核，在貼靠放置測桿的位置，如果有伸縮縫的溝槽，要考慮溝槽的位置和深度會不會對測流結(jié)果造成影響;③測線間距對測流的影響。測線間距的校核，由于測線存在不是每年描繪都描繪的情況，有時原有測線標(biāo)志存在不清晰的情況，再次描繪時有可能造成位置的偏差;另外當(dāng)測橋發(fā)生變形的時候也會造成測線間距出現(xiàn)誤差。各個環(huán)節(jié)單獨(dú)對測流結(jié)果影響不大，但是如果此類小的誤差累積到一起，會給測流結(jié)果造成一個大的誤差。

4.4? 水位觀測影響

由于渠道全部為混凝土襯砌渠道，縮短了輸水歷時，但由于各種原因，導(dǎo)致水流不穩(wěn)，觀測水位難度增加水位的觀測不可避免會存在一定誤差，對斷面的測流精度產(chǎn)生一定的影響。

4.5? 襯砌渠道對水位變化的敏感程度

混凝土襯砌渠道和土渠相比，滲漏損失小，流速快，縮短了用水周期，但對水位變化的敏感度較明顯，中間開口越多，在調(diào)度過程中水位的變化越敏感，水流狀態(tài)越不穩(wěn)定，直接影響的就是測流的準(zhǔn)確性。

4.6? 渠道工程條件影響

①無閘控制問題。賈辛莊節(jié)閘因阻水一直很少用，曹元節(jié)閘離徐灣節(jié)閘980m，只有特殊情況才使用，也就是說從軍齊口到徐灣節(jié)閘總長17km，在正常用水期間幾乎是無閘控制，稍有風(fēng)吹草動對軍干及徐灣分干影響非常大，水位波動頻繁，波動幅度大，水流狀態(tài)極不穩(wěn)定，各點(diǎn)測流精度難有保證。②渠道淤積問題。軍干渠徐灣樞紐以上，渠道淤積嚴(yán)重，淤積深度在20cm～40cm，在放水前僅僅對測段進(jìn)行清淤，無形中形成了不規(guī)則的測流斷面，上下游斷面小，測流斷面大，改變了水流狀態(tài)，同時，在70天左右的放水過程中，軍干各測段都在不斷淤積，對測流精度有直接影響。軍干渠首測段及上下附近不淤積，越往下越來淤積越嚴(yán)重，形成了口上痛快，里面堵塞的局面。③沿線各支斗口工程問題。軍干各用水口，雖年年冬修，但渠道不規(guī)則，寬淺式較多，形成了口大下小的局勢，而且倒縱坡明顯，流速慢，滲漏大。

5? 影響誤差因素控制

①岸邊流速系數(shù)調(diào)整。繼續(xù)各測流斷面的岸邊流速系數(shù)的實(shí)測測量工作，并根據(jù)歷年來的岸邊流速系數(shù)實(shí)測成果，對岸邊流速系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，提高流速儀測流精度。②加強(qiáng)支斗渠計(jì)量。根據(jù)實(shí)際情況，改進(jìn)支斗口流量數(shù)據(jù)觀測方式。為保證測量數(shù)據(jù)的客觀性，改變定時觀測的方法，實(shí)行自查與抽查的方法，摸索上游水位自然抽漲、用水戶用水情況改變等情況對測流產(chǎn)生的影響。杜絕人為操縱下游水位影響測流結(jié)果。③流速儀保養(yǎng)。加強(qiáng)儀器的維修保養(yǎng)，按照規(guī)范要求檢定流速儀，在用水期間做好流速儀的保養(yǎng)工作。④測流斷面校核。及時發(fā)現(xiàn)并修正測流斷面的變化影響。尤其是拋物線形襯砌渠道，放水前對測流斷面的變形情況進(jìn)行校核，正確測算測流斷面面積。⑤參數(shù)校核。測水過程中各個環(huán)節(jié)規(guī)范操作，放水前核對各個相關(guān)參數(shù)，做到準(zhǔn)確無誤，保證測流工作的順利進(jìn)行。⑥水位觀測。各測流斷面處修建靜水井，安裝水位計(jì)，確保水位觀測方便、準(zhǔn)確。⑦改善支斗渠工程條件。改善支斗渠的工程條件，加強(qiáng)浮標(biāo)流速系數(shù)的率定工作，保證支斗渠測流的精度。⑧用水運(yùn)行。調(diào)度人員做到用水安排的科學(xué)性、計(jì)劃性。調(diào)配水人員嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)度指令，確保用水的平穩(wěn)。

6? 結(jié)束語

做到以上工作必將很大的提高渠系水利用系數(shù)率定工作的精度，客觀評價用水管理水平，為用水管理水平的提高提出科學(xué)、客觀的成長空間。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張茂堂，蔣有能.渠道水有效利用系數(shù)測試研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2018（S2）.

作者簡介：

邊紅彬 （1975—）男，河北肅寧人，高級工程師，主要從事農(nóng)業(yè)用水管理和水利工程管理。