農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量的方法和運(yùn)用探討

趙樹坤

無(wú)棣縣水資源綜合服務(wù)中心

1 引言

在我國(guó)社會(huì)不斷發(fā)展的當(dāng)下，城鎮(zhèn)化進(jìn)程日漸加快，城市規(guī)模呈現(xiàn)出逐步擴(kuò)展趨勢(shì)，造成城市與工業(yè)用水量逐步增加，與農(nóng)業(yè)用水呈現(xiàn)出矛盾態(tài)勢(shì)，農(nóng)業(yè)用水成為社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。結(jié)合我國(guó)當(dāng)前農(nóng)業(yè)用水情況來(lái)看，大多數(shù)農(nóng)田仍然使用傳統(tǒng)灌溉的形式進(jìn)行生產(chǎn)，此種灌溉方式雖然可以有效緩解農(nóng)田干旱問(wèn)題，但是很容易造成水資源大量浪費(fèi)，不利于節(jié)能環(huán)保事業(yè)發(fā)展。針對(duì)此種現(xiàn)狀來(lái)看，如何提升農(nóng)田灌區(qū)用水質(zhì)量、科學(xué)合理開展農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量，成為農(nóng)田灌區(qū)管理工作的重點(diǎn)內(nèi)容。在我國(guó)農(nóng)田灌區(qū)改革創(chuàng)新的趨勢(shì)之下，“計(jì)劃用水、按方收費(fèi)”已經(jīng)成為農(nóng)田灌區(qū)管理工作的重點(diǎn)改革方向，農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量是開展農(nóng)田灌區(qū)改革工作的首要基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約水資源，必須要做好農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量工作。本文將針對(duì)農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量的方法和運(yùn)用相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析。

2 農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量管理現(xiàn)狀

在我國(guó)水資源日漸緊缺的當(dāng)下，農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量管理工作極其重要，不僅需要保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行，而且還要實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源目標(biāo)。在此種背景之下，工作人員必須要加大農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量工作管控，有針對(duì)性的構(gòu)建出完善的管控目標(biāo)，積極突破傳統(tǒng)技術(shù)理念的制約，為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)大管理支撐。結(jié)合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)農(nóng)村地區(qū)農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量工作難度較大，并且一直都沿用傳統(tǒng)粗放式管理模式，農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量管理工作效率無(wú)法契合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)[1]。結(jié)合當(dāng)前我國(guó)農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量管理工作來(lái)看，存在一些問(wèn)題。以蓄水灌溉工作來(lái)看，一般都是引河流干渠的手段來(lái)進(jìn)行農(nóng)業(yè)用水存儲(chǔ)。在引水時(shí)需要電灌提水、閘門引水等諸多取水灌溉系統(tǒng)，很難在滿足農(nóng)業(yè)用水的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源平衡狀態(tài)。當(dāng)前針對(duì)我國(guó)平原地區(qū)來(lái)說(shuō)，為了確保各個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)都具備充足的水資源，會(huì)在平原區(qū)域構(gòu)建地上渠道引入黃河水，在各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量工作，在灌溉實(shí)踐當(dāng)中進(jìn)行水資源分配，以便于保障農(nóng)村地區(qū)與城鎮(zhèn)地區(qū)都具備充足水資源。針對(duì)此種儲(chǔ)水、用水模式來(lái)說(shuō)，農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)可以有效地?cái)?shù)據(jù)信息支撐，保障農(nóng)業(yè)用水合理精準(zhǔn)管控，為區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展、水資源合理調(diào)配起到了重要作用。

3 農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量特點(diǎn)

在開展農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量管理工作時(shí)，主要具備以下幾個(gè)特點(diǎn)。其一，農(nóng)田灌區(qū)數(shù)量較多。農(nóng)村地區(qū)的土地?cái)?shù)量較多，為農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量管理工作帶來(lái)了一定困難。其二，農(nóng)田灌區(qū)分布數(shù)量廣泛。我國(guó)農(nóng)村地區(qū)農(nóng)田分布特點(diǎn)便是數(shù)量多、分布范圍廣。受到地理環(huán)境、地形地貌等諸多因素的影響，灌區(qū)呈現(xiàn)出分散化、碎片化的方式。其三，農(nóng)田灌區(qū)面積大。結(jié)合我國(guó)當(dāng)前農(nóng)田灌區(qū)來(lái)說(shuō)，存在面積大的特點(diǎn)[2]。因?yàn)槲覈?guó)當(dāng)前農(nóng)業(yè)呈現(xiàn)出規(guī)?；l(fā)展趨勢(shì)，區(qū)域總體灌溉面積不斷增大。我國(guó)農(nóng)田灌區(qū)單個(gè)灌溉面積較大，尤其針對(duì)大中型灌區(qū)來(lái)說(shuō)，這些灌區(qū)在一定程度上為農(nóng)田灌溉工作帶來(lái)了一定影響，對(duì)所有灌區(qū)當(dāng)中所有水源進(jìn)行監(jiān)測(cè)計(jì)量的難度也相對(duì)較大。結(jié)合我國(guó)當(dāng)前農(nóng)田灌區(qū)實(shí)際情況來(lái)看，在開展灌溉時(shí)，需要耗費(fèi)大量人力物力財(cái)力資源，農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量管理工作難度相對(duì)較大。

4 農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量方法

4.1 水工建筑物

水工建筑物計(jì)量方法則是指，工作人員將水尺放在適宜的位置，等到建筑物放水之后，認(rèn)真觀察該位置的水位變化，并且把控出水位變化特點(diǎn)。隨后，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)與公示，計(jì)算出流通的數(shù)量。一般情況下，在進(jìn)行水工建筑物計(jì)量方法時(shí)，會(huì)引用渡槽、啟閉式閘等不同建筑物進(jìn)行量水。但是針對(duì)此種方式來(lái)說(shuō)，雖然在測(cè)量時(shí)具備一定便捷性，但是最終計(jì)算結(jié)果很容易產(chǎn)生誤差。

4.2 特設(shè)量水設(shè)備

一般情況下，特設(shè)量水設(shè)備會(huì)應(yīng)用到無(wú)法進(jìn)行水工建筑物量水環(huán)境下。特設(shè)量水設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，需要安裝在渠道的上游位置，并且保障與上游建筑物的距離，設(shè)置在與上游建筑物10cm~30cm的位置。此外，工作人員需要選擇水槽、量水堰、量水噴嘴等設(shè)備進(jìn)行量水操作。在進(jìn)行特設(shè)量水設(shè)備量水操作時(shí)，主要會(huì)涉及以下幾個(gè)設(shè)備類型。其一，量水槽。在實(shí)施灌區(qū)量水工作時(shí)，結(jié)合當(dāng)前的量水槽設(shè)備來(lái)說(shuō)，主要有無(wú)喉段、巴歇爾兩種特設(shè)量水設(shè)備。因?yàn)樘卦O(shè)量水設(shè)備需要結(jié)合不同地理環(huán)境與情況進(jìn)行把控，無(wú)喉段設(shè)備因?yàn)榫邆渌讲鄣?、矩形斷面等諸多特點(diǎn)，所以在量水工作當(dāng)中具備獨(dú)特性[3]。借助無(wú)喉段設(shè)備進(jìn)量水，可以切實(shí)有效地增強(qiáng)量水工作的精準(zhǔn)性，并且對(duì)水頭的損耗也相對(duì)較低，不會(huì)出現(xiàn)淤積問(wèn)題。此種量水設(shè)備適用于0.003/s到56m3的渾水渠道當(dāng)中。此外，該設(shè)備的過(guò)流能力，應(yīng)該設(shè)計(jì)成自由出流模式，因?yàn)樗餍螒B(tài)屬于潛流狀態(tài)的情況下，在進(jìn)行量水時(shí)具備煩瑣性，并且精準(zhǔn)度會(huì)在一定程度降低。其二，量水堰。量水堰設(shè)備主要分成兩種形式，分別是梯形、三角形。針對(duì)梯形量水堰來(lái)說(shuō)，在量水施工的過(guò)程中具備造價(jià)低、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)勢(shì)。梯形量水堰設(shè)備在水流量相對(duì)較小的位置可以發(fā)揮出其價(jià)值，具備測(cè)量精準(zhǔn)度高等優(yōu)勢(shì)，有效提升測(cè)量的精準(zhǔn)程度，滿足跌落差相對(duì)較小的渠道。針對(duì)三角形量水堰設(shè)備來(lái)說(shuō)，在實(shí)際開展測(cè)量的過(guò)程中，水頭損失相對(duì)較大，所以更加適合含沙量相對(duì)較大的渠道。此外，量水堰設(shè)備進(jìn)行細(xì)分時(shí)，可以將其分為木板堰口與鋼結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)[4]。量水堰設(shè)備在開展灌區(qū)量水時(shí)，必須要在量水堰設(shè)備下合理安裝保障穩(wěn)定性的基礎(chǔ)混凝土。為了滿足灌區(qū)測(cè)量精準(zhǔn)性和質(zhì)量，需要結(jié)合灌區(qū)的水力量特點(diǎn)開展量水堰設(shè)備寬窄定制，并且應(yīng)該合理地進(jìn)行尺標(biāo)設(shè)計(jì)。其三，量水噴嘴。相比其他量水堰設(shè)備來(lái)說(shuō)，量水噴嘴的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，主要由管嘴、擋水板構(gòu)成。管嘴的形狀具備多樣性，可以結(jié)合灌區(qū)測(cè)量的需求選擇圓形管嘴、長(zhǎng)方形管嘴、正方形管嘴。因?yàn)槲覈?guó)灌區(qū)存在多樣化與差異化，那么在應(yīng)用管嘴時(shí)，可以將圓形與長(zhǎng)方形的管嘴應(yīng)用在淺渠道當(dāng)中。

4.3 自計(jì)儀表與水尺

結(jié)合當(dāng)前農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量實(shí)際情況來(lái)看，使用自計(jì)儀表與水尺進(jìn)行計(jì)量，不僅操作起來(lái)非常簡(jiǎn)單，而且具備低消耗、低成本等諸多優(yōu)勢(shì)，而且具備極高的工作性能。自計(jì)儀表與水尺計(jì)量工作可以用于無(wú)法應(yīng)用儀器測(cè)流、水工建筑物的區(qū)域。自計(jì)儀表與水尺技術(shù)應(yīng)用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，但是最大的缺陷便是測(cè)量的精準(zhǔn)度不高[5]。了解當(dāng)前農(nóng)田灌溉工作的實(shí)際情況之后，在引用自計(jì)儀表與水尺時(shí)，應(yīng)該選擇具備穩(wěn)定性的渠道，并且在當(dāng)中開展水尺安裝，通過(guò)測(cè)流儀器，對(duì)不同位置的流動(dòng)速度進(jìn)行測(cè)量，畫出對(duì)應(yīng)水位流量關(guān)系曲線，有效幫助實(shí)踐人員獲取有效地?cái)?shù)據(jù)信息。

5 農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量方法的運(yùn)用策略

5.1 構(gòu)建自動(dòng)量水系統(tǒng)

在我國(guó)社會(huì)不斷發(fā)展和進(jìn)步的當(dāng)下，實(shí)施自動(dòng)量水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合區(qū)域灌區(qū)的實(shí)際測(cè)量需求，合理開展硬件自動(dòng)量水系統(tǒng)與軟件自動(dòng)量水系統(tǒng)，確保整個(gè)自動(dòng)量水系統(tǒng)順利開展[6]。針對(duì)軟件建設(shè)時(shí)，將電路接口、傳感器設(shè)計(jì)、信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì)等內(nèi)容引入到軟件設(shè)計(jì)當(dāng)中，保障整個(gè)自動(dòng)量水系統(tǒng)可以高質(zhì)量、動(dòng)態(tài)化精準(zhǔn)運(yùn)行。此外，相關(guān)程序設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該積極掌握工程設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)科內(nèi)容，借助C語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)量水系統(tǒng)高質(zhì)量、動(dòng)態(tài)化、精準(zhǔn)化運(yùn)行，強(qiáng)化互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的把控，有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸和交互[7]。應(yīng)該明確輸入信號(hào)途徑，并且盡量減少模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟，降低農(nóng)田灌區(qū)量水壓力。針對(duì)硬件系統(tǒng)管控時(shí)，可以結(jié)合區(qū)域量水工作的需求，合理選擇納米級(jí)數(shù)字式水位傳感器，結(jié)合灌區(qū)需要水位監(jiān)測(cè)的位置，制定出多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，有效保障整個(gè)自動(dòng)量水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)施電路設(shè)計(jì)工作開展時(shí)，借助完善、高質(zhì)量的硬件設(shè)施對(duì)量水?dāng)?shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分析、應(yīng)用，實(shí)施多路模擬開關(guān)管控工作，強(qiáng)化員工們對(duì)工作環(huán)境滿足感[6]。

5.2 優(yōu)化改進(jìn)計(jì)量設(shè)備

在我國(guó)信息化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步的當(dāng)下，農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)水平也得到了前所未有的發(fā)展，所以必須要對(duì)傳統(tǒng)水量計(jì)量技術(shù)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，切實(shí)增強(qiáng)量水效率，為農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)[8]。結(jié)合現(xiàn)階段實(shí)際情況來(lái)看，量水設(shè)備類型并不多，農(nóng)田灌區(qū)計(jì)量設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合本灌區(qū)實(shí)際特點(diǎn)，了解灌區(qū)渠道水量，改進(jìn)計(jì)量設(shè)備，并對(duì)計(jì)量技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化[9]。積極引入流量遙測(cè)系統(tǒng)，引入自動(dòng)化信息系統(tǒng)內(nèi)容，動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)農(nóng)田灌區(qū)水流量，有助于幫助工作人員動(dòng)態(tài)化的把控水流量位置，以便于科學(xué)進(jìn)行農(nóng)田灌區(qū)水流量調(diào)度。引入信息化水量計(jì)量，借助此種高精度的技術(shù)手段，全面提升農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量效率，為合理用水、水資源節(jié)約等工作打下良好基礎(chǔ)。

6 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量管理工作的意義重大，不僅可以實(shí)現(xiàn)水資源節(jié)約，而且還可以優(yōu)化水資源調(diào)度，實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在使用農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量方法時(shí)，需要結(jié)合農(nóng)田灌區(qū)實(shí)際情況，選擇科學(xué)合理的農(nóng)田灌區(qū)水量計(jì)量設(shè)備與方法。大力促進(jìn)自動(dòng)量水系統(tǒng)構(gòu)建力度，優(yōu)化改進(jìn)計(jì)量設(shè)備，為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)，促進(jìn)我國(guó)水資源高質(zhì)量運(yùn)用。