灌区渠系建筑物量水现状及改进对策

2020-02-25谭俊蓉

福建质量管理 2020年15期

谭俊蓉

(河海大学企业管理学院江苏常州 213000)

渠系建筑物量水多是利用已有的涵闸、倒虹吸等建筑物进行水量、水位的测定，渠系建筑物出流满足量水水流条件，都可以用作量水。其测流原理是根据建筑物不同流态的流量计算公式，选用适当的流量系数，再按照一定要求设置的水尺，测得建筑物上下游水位，推求流量和计算累积水量。利用建筑物量水是较为经济、简便的量水方法，可以减少因灌溉系统设置量水设施所产生的水头损失，又可节省大量附加量水设备的建设费用，在有可能用渠系建筑物量水的地方，应优先利用。其测量成本较低，但只适用于对测量精度要求不高的渠道。因而本文对影响其测量精度的原因进行探究，并给出相关对策，以期能提高其测量精度，更好地发挥其量水作用。

一、相关概念介绍

涵闸：涵闸是涵洞、水闸的简称。涵洞是堤、坝内的泄、引水建筑物。水闸是修建在河道、堤防上的一种低水头挡水、泄水工程。

倒虹吸：当渠道与道路或河沟高程接近，处于平面交叉时，需要修一构筑物，使水从路面或河沟下穿过，此构筑物通常叫做倒虹吸。

跌水：使上游渠道(河、沟等)水流自由跌落到下游渠道(河、沟等)的落差建筑物。

渡槽：两端与渠道相连接的桥梁式水槽。

二、渠系建筑物影响量水精度的因素：

(一)环境因素导致的建筑物损害。建筑物的完整程度与周边环境有着紧密联系。气温、湿度、天气等都会影响到渠系建筑物的性能，甚至会对其造成损害。如在较寒冷地区，如果当地缺乏对渠系建筑物的管理养护等，导致气温过低，引起量水建筑物冻胀破坏，就会导致测量数据不准确、测量精度变差。而且在一些冬季严寒的灌区，传统渠系建筑物和闸门等测流设备、设施会受到不同程度的冻胀破坏，会增加对测流精度的影响[1]。

(二)渠系建筑物修建规整程度较差[2]。渠系建筑物的修建应符合国家规范与标准，如果各级渠系建筑物的规整程度较差，则量水精度会受到很大影响。除此之外，渠道可能会存在淤泥、漏水、阻塞等现象，会影响建筑物的量水精度。宁夏农业灌溉渠道的测流就会受黄河高含沙水的影响，在这种影响下，渠系建筑物的量水精度就会降低，且传统的明渠测流设备、设施及其测流精度都难以得到充分的保证[1]。

(三)建筑物量水地点选择不当。建筑物量水应选择水流平稳、渠道断面水位—流量关系比较稳定的渠段[2]。建筑物量水要满足一定的条件，如渠系建筑物完好，上下游有一定的坡度，过水不受下游顶托导致壅水，建筑物上下游具有一定的顺直渠段，形成较为稳定的流态等。如果渠系建筑物地点选择不当，难以形成稳定的流态，不能发挥其量水的作用，那么就会难以形成稳定的测算公式，降低量水精度[3]。

(四)从渠系建筑物量水本体来看。渠系建筑物作为一种建筑设施，其自身在量水精度上的优势较低，主要体现在四个方面。一是建筑物尺寸测量不确定度。主要包括过水断面宽度、洞管直径、堰高等测量不确定度等；二是闸门开启高度不确定度。如开启高度读数不确定度、标尺刻划不确定度、闸底零点高程测量不确定度、弧形闸门开启弧线换算为垂直开高的不确定度等；三是水位观测不确定度。如水尺零点高程测量不确定度、水尺刻划不确定度和读数不确定度等；四是流量系数不确定度:当现场率定流量系数时,其不确定度受流速仪测流的不确定度、水位观测不确定度和闸门开启高度观测不确定度等多种因素影响。采用模型试验的流量系数时,其不确定度取决于所用流量系数是否符合原体建筑物的实际情况,可用现场实测流量系数值与模型流量系数值对比,估算流量系数的不确定度。

三、渠系建筑物提高量水精度的措施

(一)加强对渠系建筑物的管理养护。根据以往经验，加强对渠系建筑物的定期检查、管理养护，充分利用预警机制，防止环境因素如气温过低时对建筑物造成损害。同时，也要加强建筑物工程质量，提升施工质量和工程品质，从根本上提高渠系建筑物的抗灾能力[4]。

(二)严格按国家标准修建渠系建筑物。渠系建筑物的修建要严格遵守国家标准规范，提高建筑物修建的规整程度，建筑物位置以及上下渠槽均应符合规定的技术要求。同时，相关部门要定期排淤、检修、防止水流阻塞。保证建筑物完整无损、无泥沙淤积及杂物堵塞、调节设备良好等；保证水流平顺，符合水力计算及测流精度的要求[5]。

(三)利用各级量水放水建筑物量水。这类量水放水建筑物有：闸前短管式流量计、分流式流量计、定流量闸等，均属灌溉渠道量水新技术范畴。这种建筑物既有放水、调节流量的能力，又具备量水的性能；量水精度较高，便于管理。[2]

(四)制定灌区量水体系。根据灌区实际情况，对灌区内渠系建筑物、渠道及水流特点等进行全面考虑，制定出本灌区量水体系。在灌区实际量水工作中，除利用水工建筑物量水外，还可利用薄壁堰量水等其他方法，快速、精确地进行量水工作，也可利用渠道上的特设量水设施，采用数据采集系统进行自动化量水及自动化控制[4]。

(五)对渠系建筑物的结构设计要合理科学。需要对地理环境、气候、温度、水文等数据进行全面收集、整理、分析，根据实际数据制定相应的设计方案。数据的采集要具有精准度，相应部门的数据更新要及时有效。对于偏远地区并且数据采集相对困难的地方，数据就容易出现错误，需要根据以往的数据信息进行推算，尽力保证数据的有效性[6]。

(六)运用相关软件和技术，提高流量测量的效率。利用渠系建筑物量水经济、方便。这项工作不复杂,但很繁琐,供水人员每间隔数小时需观测和计算一次流量,遇特殊情况时,还需增加观测和计算次数,费时费力,精度也因人而异。而利用相关软件和技术，如运用Excel软件，使用其中的IF函数判断流态,进而计算流量,在斗口放水操作和流量计算上减少工作量,提高精度[7]。