简析河南省人民胜利渠灌区量水方法

□王贻森 □殷欢庆 □王菊霞 □白瑞林（河南省人民胜利渠管理局）

简析河南省人民胜利渠灌区量水方法

□王贻森 □殷欢庆 □王菊霞 □白瑞林（河南省人民胜利渠管理局）

灌区量水是实行计划用水，按方计征水费，促进节约用水和提高灌区管理水平的一项必不可少的重要工作；是合理调度灌溉水资源，正确执行用水计划，加强经济管理的必要措施；同时也是衡量灌溉管理水平和灌溉水利用率高低的重要技术手段。人民胜利渠灌区大多是利用建筑物量水，灌区兼作量水用的水工建筑物主要有水闸、涵洞、渡槽、陡坡、跌水等。通过灌区量水，可积累不同地区、不同水文年的农作物灌溉用水资料，分析核算灌区灌溉水的利用效率，检验原有农业用水定额的合理性。

灌区;量水技术;应用现状;量水方法

0 前言

人民胜利渠是新中国成立后在黄河下游兴建的第一个大型引黄自流灌溉工程。1951年3月开工修建，1952年4月开闸放水，灌区设计灌溉面积12.32万hm2，有效灌溉面积9.07万hm2，主要承担焦作、新乡、安阳3市12县（市、区）、57个乡镇的农田灌溉和向新乡市城市供水任务，并承担向境外的滑县地下水补源的任务。灌区工程由沉沙、灌溉、排水、机井4个系统组成。沉沙系统有沉沙池、引水渠、退水渠及其建筑物组成，自流沉沙；灌区灌溉系统由总干渠、干渠、支渠、斗渠、农渠五级固定渠道组成；排水系统以卫河为总承泄区，实行灌排分设的工程模式；机井系统由机井和相应的田间工程组成，实行渠井结合，井灌井排，控制地下水位，保持水量平衡。灌区经过六十多年的建设与管理，已成为当地工农业经济可持续发展的基础。

1 人民胜利渠灌区量水技术应用现状

人民胜利渠灌区通过实行计划用水和精确引水、输水、配水推进灌区节水农业的发展,合理配置水资源,改善水环境。渠系上设有各种类型的配套建筑物，如水闸、渡槽、倒虹吸、涵管、跌水、斗门、水电站、量水槽等，共计5768座。灌区开灌60年来，累计引用黄河水约360亿m3。

人民胜利渠灌区工程点多、线长、面广，灌区内降雨时空分布极不均匀，春旱、夏涝的特点很明显，在夏秋两季时常是旱涝交错出现。洪水具有涨势猛，洪峰高，含沙量低，预见期短的特点，而旱情又具有持久性与连片性的特性，因此，灌区不仅水管理的任务十分繁重，而且，灌区工程安全运行、防汛抗旱的任务也十分艰巨。

在灌水期间，灌区引水渠、干渠、支渠、斗渠采用水工建筑物量水，并用流速仪进行校核。农渠采用特设量水设备量水。建筑物量水方法有：启闭式闸门量水、跌水或陡坡量水、渡槽量水等。特设的量水设施有：梯形量水堰、巴歇尔量水槽、量水喷嘴、圆形量水孔口等。

2 灌区量水工作的任务

及时准确的从水源引水，按照用水计划和水量调配方案，调节、控制渠道水量；为灌区实施“总量控制”“定额管理”“按方计费”等提供依据；分析评价灌水质量和灌溉效率，掌握水量供需情况，合理修正、调整供配水方案，指导和改进用水管理工作；验证和校核渠系建筑物输水能力和输水损失，为灌区改扩建等提供规划设计等基本资料。

3 灌区常用的量水方法

人民胜利渠灌区常用的量水方法有：利用水工建筑物量水；利用特设的量水设备；利用流速仪测水；利用水尺量水；利用浮标测水等。

3.1 水工建筑物量水

利用渠道上已有的水工建筑物量水，不必再添置其他量水设备，是最为经济、简便的量水方法。

水工建筑物量水方法有启闭式闸门量水、跌水或陡坡量水、渡槽量水等。

3.1.1 利用启闭式闸门量水

首先要测量水位，然后区别流态，最后选用正确的流量计算公式进行计算。

3.1.1.1 流态判别

根据《灌区量水工作手册》可知通过涵闸的水流形态一般为：闸门全开自由流、闸门全开潜流、有闸控制自由流、有闸控制潜流4种。

闸门全开自由流：闸门升起，其开启高度hw与闸前水深H之比>0.65（hw/H>0.65）即闸门下缘高于水面；闸后下游水深hH与H之比<0.7（hH/H<0.7），在水力学中属于堰流的自由流。

闸门全开潜流：闸门升起，闸门下缘高于水面（hw/H>0.65）；闸后下游水深hH与H之比<0.7（hH/H＞0.7），在水力学中属于堰流的潜流。

有闸控制自由流：启闸高度hw与闸前水深H之比≤0.65（hw/H≤0.65），即水流触及闸门下缘流过；闸后水深h1与小于启闸高度hw（h1＜hw），而闸门底边未被下游水面淹没，在水力学中属于孔口出流的自由流。

有闸控制潜流：闸后水深h1与大于启闸高度hw（h1＞hw），即闸门下缘被上、下游水面淹没，在水力学中属于孔口出流的潜流。

3.1.1.2 用作量水的建筑物须符合的条件

具有一定量测精度；能同时量测及调节流量而不影响渠道正常工作；建筑物本身完整无损，不变形，不漏水，无淤积及阻塞现象；调节设备（即启闭闸门等）不漏水，无歪斜、扭曲、损坏现象，闸门边缘与闸槽能紧密吻合；水流平顺,符合水力计算要求，水头损失不少于5cm，水流呈潜流时，其潜没度（上游水深与下游水深之比）≤0.95；建筑物高度或上面填土封闭高度须高出最高水位，不允许由上面漫水。

3.1.2 利用跌水或陡坡量水

可根据实测流量系数或所采用的流量系数，绘制水位流量关系表或曲线图，量水时，根据水尺读数，从水位流量关系表或曲线图中，即可求得相应的流量值。

3.1.3 利用渡槽量水

在渡槽进出口和中间槽壁上各设一个水尺，首先要测量水位，然后选用正确的流量计算公式进行计算。当渡槽长度>20倍最大水深时，可用明渠均匀流公式计算流量，当渡槽长度<20倍最大水深时，则应以堰流或明渠放水口无闸控制潜流计算。

3.2 特设的量水设备量水

成果比较精确，但设备费用较高，一般在没有水工建筑物或现有水工建筑物不能用以量水时，或是要求的量水精度超过水工建筑物能达到的精度时，采用特设量水设备。

特设的量水设施有梯形量水堰、巴歇尔量水槽、量水喷嘴、圆形量水孔口等。

3.2.1 在选择特设量水设备时应考虑以下条件

水头损失小，不妨碍渠道加大流量的通过；观测计算方便；在渠道通过允许输沙能力的流量时，量水不受影响；设备费用及维修费用少。

3.3 利用流速仪测水

成果精确，但费时较多，设备费用高，施测和计算复杂，多在无水工建筑物及特设量水设备可以利用的情况下使用。流速仪测流还可以校正其它测流水工建筑物的系数，测定量水设备的过水能力。

测流断面应选择在渠段平直、水流均匀、无漩涡或回流的地方，断面应与水流方向垂直。测流段应尽可能具有稳定规则的断面。

3.4 利用水尺量水

在渠段上选择比较稳定的顺直渠段（测流渠段，也可以人工加以衬砌，以保证渠床稳定）并在渠道内设立水尺，利用流速仪测定出断面水位—流量关系曲线后，观测水位查流量的一种量水方法。测流时，测流渠段水流应不受下游节制闸或壅水建筑物回水的影响，以免影响量水精度。

测水断面上游和下游顺直段长度分别≥50m,衬砌段长度≥5m且≥5倍渠宽，最好为混凝土现浇后抹面；渠道内设立一水尺，水尺安装在衬砌段中部。对于土渠中的测水断面，下游应设计护坦，长度≥3倍水面宽度，以避免断面下游冲坑淤土抬高水位。

3.5 利用浮标测水

利用浮标测水是一种简单易行的测流方法，但精度较低，可在量水精度不高的情况下使用，该法对渠道、水流无特殊要求，但水面应该无波动，无涡流。

3.5.1 利用浮标测水测流渠段及测流断面应符合的要求

渠段平直，渠床比较规则完整，无显著变形现象；水流均匀平稳，无漩涡及回流现象；渠段内无阻碍水流的杂草，杂物及建筑物。

4 灌区选择量水方法的原则

精确度符合要求；在有可能利用水工建筑物量水的地方，优先考虑使用水工建筑物量水；观测计算方便；设备费用及维修费用低廉。

5 灌区量水技术的发展趋势

灌区量水设备和量水技术是实行计划用水和控制灌水质量的基本措施,是搞好灌区经营管理、提高经济效益、实行按方收费促进节约用水的必要工具和手段。通过量水，可以为保证正确执行、编拟用水计划提供可靠的资料；可以按照用水计划的规定和水量调配组织的指导，调节、控制水量，准确地从水源引水、输水和按定额向用水单位供水；可以检查水质和水的利用率，并指导和改进用水工作；可以为设计和科研工作提供资料。灌区信息化可以快速建立准确的数据采集系统，及时、完整、准确地完成各类水文信息及视频信息的收集、处理和存储，并能快速、灵活地以图、文、声、像等多种方式提供水文信息查询、统计和分析等全面的信息服务。因此灌区实现水情测量记录设备的数字化、测控一体化和信息共享化是灌区量水技术和设备发展的必然趋势。

A

1673-8853（2014）01-0055-02

王贻森（1982-），男，工程师，从事基层水利工作。

2013-11-06

李 迪）