灌区量水项目实施方案

水利部科技推广项目（TG1033）

灌区流量控制与精确计量技术

安徽省·水利部淮委水利科学研究院

2013年1月

目录

一、灌区量水技术发展概况

二、灌区量水技术要点

三、监测计量方案

四、量水设施安装方案

五、量水槛的设计要点

六、量水技术推广实例

灌区流量控制与精确计量技术

一、灌区量水技术发展概况

灌区量水技术研究最早始于19世纪2O年代，经过Parshall等人的努力，量水堰和量水槽在灌区量水中得到了初步的应用。1987年国际灌排委员会把“水量量测与调节“这一课题纳入其工作计划之中，其后由于单板机及计算机的普及和推广，一大批用于灌区自动化量水的观测仪表相继问世。在国内外一些灌区和农业产业化基地采用传统水表或电磁流量计、超声波测流量设备（ADCP）进行供水和管水，收到一定成效。管式输水要在灌区大面积推广还是不现实的。由于我国灌区众多，土地按农户分割成条块，各地经济状况千差万别，对于支渠一下的末渠、斗渠的量水技术还是空白。多年来，尽管一些科研单位做过不少这方面的研究，一些成果真正走出试验室，进行实际推广应用还是少见。由于基础设施建设和资金投入等方面的限制，到目前为止我国除少数设有研究项目的灌区外，绝大多数灌区只在骨干渠道上有一些简陋的量水设施，水量计量仍采用传统的人工模式，不仅量水精度低，量水设施不配套，而且以往网络和传输技术欠发达，信息处理更新不及时，使得有限的水量量测信息也不能发挥其应有的作用。经过50多年的发展，我国灌区量水领域做过不少研究，但目前灌区量水设备的配套率还较低。更突出的是支渠以下的斗渠、末渠量水技术在我国灌区还是空白。

随着太阳能供电、传输网络、GPRS等多项技术的发展成熟，我单位凭借多年的流量精密测控经验，将现有技术成果进行转化，在灌区推广应用成为一种可能。本项目的推广是一次技术革新和自主创新。

二、灌区量水技术要点

根据灌区灌溉系统工程布置、工作特点与实际需要，在干、支、斗、农、毛渠或低压输水管道上设置测站或测点，选择适宜的量水设施(包括量水建筑物、观测仪器仪表、数据采集记录系统等)进行观测与科学计量，以便合理、适时而又准确地控制引配水量，在满足农作物或工农业需水的前提下，实施节约用水，提高水资源的有效利用率，并为推行有偿供水、计量收费提供依据。

1、技术要点

(1)当前一般应用较多的渠系量水建筑物如各种类型的量水堰、量水槽、量水槛、闸前短管等能获得较高的测流精度，误差小于±5%。

(2)利用已建水利工程进行量水，如利用渠道渡槽、跌水口、涵管及倒虹吸等，可兼有输水功能；也有结合放水建筑物如出水口，分水闸、节制闸、斗门等与量水设备结合在一起，成为整体式的量水、放水建筑物，除量水功能外还有调节流量的功能。国内已应用的量水放水建筑物有锥形喷嘴式、节流环式、分流式和变断面式等多种。

(3)在量水仪器仪表中，有浮筒式、压力泡和气泡水位计，接触

或红外光电式的水位传感器，利用流速仪中旋杯、旋桨式原理制作的各式数字显示流速仪，利用水位～流量，闸前闸后水位差，可自动判别流态、自动选择流量公式的智能水闸控制仪、闸孔流量计等。

在低压输水管道中，应用超声波在流动介质中传播速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和原理制成的超声波流量计，优点可在不停水不停产情况下安装设备；应用导电体在磁场中运动产生感应电动势反映流量大小原理的电磁流量计等，量水精度高，应用范围广，操作方便，测读直观。

(4)各类记录器和以计算机为中心的数据采集系统，如明渠流量遥测系统。

2、适用范围

可根据实际需要，在灌区灌排渠系统的干、支、斗、农、毛渠或低压输水管道及灌区工业供水，城市乡(镇)村生活供水等方面，选择相应适宜的量水技术与量水设施。

三、监测计量方案

灌区现场计量点要选主渠道或支渠的某处作为水位（流量）监测点。要经过现场考察，结合项目实际，所选测点水流态要稳定均衡，位置选择要合理科学，满足计量需要。

流量监测计量中心可设在管理站中心机房，通过GPRS和无线数字电台组合的传输方式，进行流量监测。

方案组成示意图：

四、量水设施安装方案

1、水位-流速灌渠输水计量

采用水位-流速测量法进行流量监测。在灌渠安装超声波水位计

一台，电磁流速仪一台，计量采集单元一套。设备供电采用泵房动力电源。

2、灌渠量水槛计量方案

采用水位-水位测量法进行流量监测。在灌渠中部选择合适位置，设置一处量水槛。在量水槛前后分别设置一个水位测井。两个测井设备共用一个太阳能电源。设备安装示意图如下：

五、量水槛的设计要点

1、量水槛基本要求

量水槛可用于不同形状渠道断面和不同水流状态下的水流测量，水头损失宜在0.1h max～0.13h max，最大流量与最小流量比Q max:Q min=10:1。见下图。

量水槛纵横剖面示意图

1——渠顶；

2——水尺；

3——底槛参考位置；

4——底槛；

5——排水管；

D——渠道深度（m）；

d——超高（m）；

H1——上游渠道水深（m）；

H2——下游渠道水深（m）；

Δh——量水槛壅水高度（m）；

P——量水槛高度（m）；

h c——临界水深（m）；

h1——以底槛顶部为基准面的上游水深（m）；

h2——以底槛顶部为基准面的下游水深（m）；

B——量水槛顶宽度（m）；

b——渠底宽度（m）；

L1——量水槛顶长度（m）；

L2——渐变段长度（m）；

L0——水尺至量水槛起点距离，一般采用1.0m。

六、量水技术推广实例

1、太阳能供电遥测站

2、水位-流速测量法设备