巴歇爾量水槽在景電灌區(qū)改造工程中的應(yīng)用探析

魏晉財(cái)

（甘肅省景泰川電力提灌管理局，甘肅景泰730400）

景電灌區(qū)是橫跨黃河和石羊河流域，涉及甘蒙兩省（區(qū)）景泰、古浪、民勤和阿拉善左旗4 縣（旗）的灌溉區(qū)域，其全稱是景泰川電力提灌工程，是1949年以來甘肅省首次興建的大型高揚(yáng)程電力提灌工程。景電灌區(qū)一期工程于1969 年決定興建，1974 年建成并投入運(yùn)行，工程效益十分顯著，使景泰川發(fā)生了翻天覆地的變化。1984 年景電二期工程開工建設(shè)，并于1994 年基本建成[1]。隨著時(shí)代的發(fā)展，景電灌區(qū)中一些傳統(tǒng)的量水設(shè)施，如三角形量水堰、梯形量水堰和無喉道量水堰等已經(jīng)無法滿足市場化經(jīng)濟(jì)的要求。特別是近年來，國家大力推行農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革，在此背景下，景電灌區(qū)為了實(shí)行計(jì)劃用水，正確分配并合理使用農(nóng)業(yè)灌溉水，確保農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的順利推進(jìn)，加強(qiáng)了對灌區(qū)骨干工程的改造力度，并積極使用了適應(yīng)渠系配套的巴歇爾量水槽，同時(shí)引進(jìn)了先進(jìn)的量水儀器和技術(shù)，有效地加強(qiáng)了景電灌區(qū)的用水管理[2]。

1 巴歇爾量水槽概述

巴歇爾量水槽又被稱為“巴氏槽”，是一種測量明渠流量的輔助設(shè)備。該設(shè)備是由上游收縮進(jìn)口段、短直喉道和下游擴(kuò)散出口段3 部分所組成的。其中，收縮進(jìn)口段的槽底一般是向下游傾斜的，而擴(kuò)散出口段的槽底在傾斜方向上則與喉道槽底相反。

巴歇爾量水槽的形狀較堰的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，而且造價(jià)也相對較高。此外，為了提升用水量測量的精度，對量水槽各部位尺寸的精確度要求極為嚴(yán)格。正是因?yàn)槿绱?，巴歇爾量水槽具有其他量水堰無可比擬的優(yōu)勢。首先，易于安裝，而且適應(yīng)各種地形。其次，水位的損失較小。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，巴歇爾量水槽的水位損失約為量水堰的1/4。第三，運(yùn)用巴歇爾量水槽，即使水中存在一些固態(tài)物質(zhì)，也幾乎不沉淀，不會(huì)出現(xiàn)泥沙沉積的現(xiàn)象，對接近流速的影響小、對下流側(cè)的水位影響也較小。最后，巴歇爾量水槽測流范圍廣。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，該明渠流量測量的輔助設(shè)備量水范圍0.1～7.6 m3/s，因此量水比較穩(wěn)定，也十分準(zhǔn)確[3]。

2 景電灌區(qū)應(yīng)用的量水設(shè)施

自1974 年景電灌區(qū)一期工程建成并投入使用以來，景電灌區(qū)先后使用了三角形量水堰、梯形量水堰、無喉道量水堰和巴歇爾量水槽等量水設(shè)施，這些量水設(shè)施具有自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在不同的時(shí)期發(fā)揮了積極的作用，極大地促進(jìn)了景電灌區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展。其中，三角形量水堰的優(yōu)點(diǎn)是量水準(zhǔn)確，但這種量水方式只適用于一些比較順直、水平的矩形渠道中，使用的范圍較小。但景電灌區(qū)存在著較多的梯形渠道，因此該量水設(shè)施逐漸被淘汰。梯形量水堰的結(jié)構(gòu)比較簡單，易于安裝，且造價(jià)也較低，這是其最大的優(yōu)點(diǎn)。但梯形量水堰在量水時(shí)，雍水較高，容易導(dǎo)致較大的水頭損失。此外，梯形量水堰的堰前容易沉積泥沙，且測流范圍也僅0.1～1.0 m3/s，不適應(yīng)景電灌區(qū)的量水要求。無喉道量水堰的優(yōu)勢是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，便于安裝，但這種量水堰因其喉道較短，在進(jìn)行量水操作時(shí)，水位的波動(dòng)較大，導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確[4]。應(yīng)用巴歇爾量水槽后，經(jīng)過驗(yàn)證，該明渠流量測量的輔助設(shè)備比較適用于景電灌區(qū)。因此，景電灌區(qū)管理人員為了灌區(qū)的統(tǒng)一考核、統(tǒng)一計(jì)量，最后確定了巴歇爾量水槽為景電灌區(qū)的量水設(shè)施。

3 巴歇爾量水槽在景電灌區(qū)改造工程中的應(yīng)用

目前，巴歇爾量水槽已經(jīng)成為景電灌區(qū)對明渠流量進(jìn)行測量最主要的輔助量水設(shè)施。但經(jīng)過多年的運(yùn)行，部分渠道因缺乏有效的養(yǎng)護(hù)而逐年老化，使得量水精度不夠準(zhǔn)確，需要對其進(jìn)行一定得改造和更新維護(hù)。具體是景電灌區(qū)部分老舊水渠的堰坎因長期受到水流的沖刷或存在著人為破壞等因素，逐漸發(fā)生了渠道基礎(chǔ)變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸不夠精準(zhǔn)，且老舊的巴歇爾量水槽平直段相對較短，還有部分量水槽內(nèi)沒有水尺觀測井，水流的波動(dòng)相對較大，影響到了流量測量的精準(zhǔn)度。此外，部分渠道的巴歇爾量水槽受到前后渠道或其他水工建筑的影響，量水槽內(nèi)的水流形態(tài)呈現(xiàn)出潛沒流，在觀測及計(jì)量方面容易受到人為因素的影響，且老舊的量水槽科技含量相對較低，導(dǎo)致在觀測及流量測量方面易受到人為因素的影響，已經(jīng)無法滿足當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的需求[5]。

為了更好地推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革，保障國家水安全，提高灌溉水利用率，針對景電灌區(qū)使用的巴歇爾量水槽因運(yùn)行多年存在的多種問題，灌區(qū)負(fù)責(zé)人對總干干渠口、支口、獨(dú)斗、獨(dú)農(nóng)等量水槽及量水槽前后渠道和其他影響到量水槽內(nèi)流水形態(tài)的各類水工建筑進(jìn)行了全面的普查，對存在問題的量水槽按照主次及修建年度，逐一進(jìn)行維修和改造，以提升總干渠的利用率，確保用水量測量的準(zhǔn)確，從而更科學(xué)、合理地進(jìn)行能源單耗指標(biāo)考核工作，使農(nóng)業(yè)水價(jià)更加合理，減少與用水戶之間矛盾的發(fā)生，為實(shí)現(xiàn)總干水量管理改革目標(biāo)、不斷推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革提供重要保障。在實(shí)際操作中，針對總干區(qū)間小提灌、閥門和搭管等臨時(shí)取水設(shè)施計(jì)量管理薄弱環(huán)節(jié)，景電灌區(qū)管理人員根據(jù)實(shí)際情況，在更新巴歇爾量水槽的同時(shí)，還在出水管道上安裝了特別設(shè)計(jì)的計(jì)量設(shè)施，如小型超聲波流量計(jì)以及自計(jì)式測流儀等計(jì)量裝置，特別是自計(jì)式測流儀，利用連通器原理，將其安置在巴歇爾量水槽的側(cè)墻上，連通儀器并校正水位后，該儀器就開始自動(dòng)計(jì)量。工作人員只需每周讀取1 次數(shù)據(jù)即可，有效加強(qiáng)了計(jì)量監(jiān)督管理工作，杜絕了管理方面存在的漏洞，進(jìn)一步提高了渠系的利用效率[6]。此外，景電灌區(qū)還加快了信息化建設(shè)的步伐，積極爭取了國家對項(xiàng)目的扶持，同時(shí)多方面籌措資金，對現(xiàn)有的自動(dòng)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行了信息化改造，提高了水流量計(jì)量的自動(dòng)化程度，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對全灌區(qū)總干各支、獨(dú)斗口等分水口和支渠以下各斗口水量的全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測，從而隨時(shí)根據(jù)用水需求進(jìn)行優(yōu)化調(diào)配，極大地提升了灌區(qū)渠系的利用率。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在灌區(qū)改造工程中應(yīng)用了巴歇爾量水槽，灌區(qū)渠系利用率已經(jīng)超過了75%，在全國占據(jù)領(lǐng)先水平。

4 結(jié)語

在農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的背景下，景電灌區(qū)對水利工程進(jìn)行了更新改造，將巴歇爾量水槽應(yīng)用到了改造工程中，極大地提升了灌區(qū)水量計(jì)量的準(zhǔn)確性，不僅為灌區(qū)水利用率評價(jià)提供了可靠的數(shù)據(jù)，還有效培養(yǎng)了灌區(qū)群眾的節(jié)水意識(shí)，促進(jìn)了灌區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也促進(jìn)了灌區(qū)管理的現(xiàn)代化發(fā)展。