浑北灌区农业用水自动化监控参数确定

宋梦林，阎诗佳，张 阳

(1.辽宁省沈阳水文局，沈阳 110001；2.辽宁省水利事务服务中心，沈阳 110001；3.辽宁省河库管理服务中心(辽宁省水文局)，沈阳 110001)

为进一步提高全国水资源监控能力，在全国范围内开展国家水资源监控能力建设项目一期(2012-2014年)基础上，2016年5月，水利部启动国家水资源监控能力建设项目二期(2016-2018年)，提高三大监控体系中农业用水监控比例，着重开展重点中型以上灌区渠首取水在线监测工作。沈阳市选取了6个监测点，2016-2018年连续3a在灌溉期开展农业灌溉取水口流量率定工作，在获取各个监测点实测流量的基础上，通过研究分析，确定各监测点流量转化参数，为准确推算各取水口取水量提供技术支撑。

1 浑北灌区基本概况

浑北灌区始建于1911年，是沈阳市历史上规模较大的农田水利工程。灌区位于E123°11′-123°23＇、N41°47＇-41°59＇，地处沈阳市西北部，总体呈长方形，东西长48km，南北宽22km，土地总面积285.5万km2。灌区范围内涉及8个乡镇的29个行政村，耕地面积2.2万hm2，其中水稻种植面积1.67万hm2。灌区水源主要靠浑河上游大伙房水库供给，由浑河区间径流水和田间地下水补充。现有总干渠1条，自东陵渠首起至三面闸；干渠2条，分为南干渠和北干渠；分干渠2条。浑北灌区具体位置及渠道分布见图1。

图1 浑北灌区总体概况图

2 农业灌溉取水口流量率定方法及监测位置布设

2.1 流量率定方法

根据各取水站点自身渠道情况，每个灌区布设1个测流断面，依据各测流断面宽度、水深情况等，采用流速仪法进行流量施测，根据实测结果进行流量率定，确定相关参数。常用流量率定方法主要有以下3种[1]。水位-流量关系法，该方法为最常用的率定方法，要求少，操作简单，对于渠道衬砌程度高、渠道笔直的灌区可以采用，通过安装雷达式水位计监测水位，根据水位-流量关系线(人工进行流量施测后率定得到的关系线)得到相应流量数据。流量比拟法，该方法对监测条件要求较为严格，主要针对人工渠道，要求断面全部衬砌且形状相似，水位与流量存在较为稳定的关系，通过安装明渠流量计监测流量，人工施测流量得到修正系数进行率定。机组测电法，该方法主要适用于天然渠道，淤积较多的监测断面，通过定量泵站机组的耗电量与水量的关系得到灌区的流量。

浑北灌区渠道笔直，衬砌情况良好，但是断面在野外，看护较为不易，存在渠道淤积，在此安装雷达式水位计，选择水位-流量关系法，开展其农业灌溉取水口的流量率定工作[2]。灌溉期内，在渠首引水期间，于不用水位级进行流量施测，以此建立水位-流量关系，率定得到水位-流量关系线，从水位-流量关系线得到水位流量对照表作为参数输入到辽宁省水文水资源数据汇集与运维管理平台中去，根据实时监控水位数据，推求灌区引水流量[3]。

2.2 监测位置布设

根据浑北灌区具体情况，布设流量监测断面和水位监控点。水位监控点布设在渠首以下约140m处的主干渠上；流量监测断面布设在水位上断面，水位监控点与闸门之间，通过桥测法进行测流。位置见图2。

图2 浑北灌区农业额用水自动化监控位置示意图

3 流量监测及水位-流量关系率定

测量内容包括浑北灌区站水准点高程测量、大断面测量、流量测验等内容。此次水资源监控能力建设的流量测验，根据不同水位级开展流量施测，满足定线推流及转换参数计算的最低要求，流量测验时间段，涵盖整个灌溉取水期。2016-2018年，连续3a在灌溉期5-9月对浑北灌区进行流量监测。

选取5-9月灌溉期内放水日期进行测量，2016年实测流量12次、2017年实测流量14次、2018年实测流量21次。在确定水位流量关系曲线的过程中，对存在明显系统偏离的点进行舍弃。整体分析2016-2018年水位-流量关系，见图3。2018年数据通过2017年与2016年的点群中心，2018年数据合理性较高。

图3 浑北灌区2016-2018年实测水位流量对比图

采用2018年数据进行水位-流量关系分析，通过单一曲线法定线，得到浑北灌区水位-流量关系曲线，见图4，满足符号检验、适线检验、偏离数值检验，结果可靠。由2018年浑北灌区水位-流量关系曲线，得到浑北灌区水位流量对照表，见表1。

图4 2018年浑北灌区水位流量关系曲线图

将浑北灌区水位流量对照表作为浑北灌区农业用水自动化监控参数，植入辽宁省水文水资源数据汇集与运维管理平台，见图5(a)。雷达式水位计自动监测的水位数据传输到系统平台后，根据参数推出相应的流量数据，统计得到灌区渠首引水量，包括水量日报、水量月报、水量年报，见图5(b)，初步实现灌区农业灌溉取水的水量监控。

表1 浑北灌区水位流量对照表

(a)

4 结 语

本研究通过在浑北灌区渠首设立雷达式水位计监测水位，采用水位-流量关系法对浑北灌区农业灌溉取水口流量进行率定，率定结果可靠，确定了浑北灌区农业用水自动化监控参数；结合辽宁省水文水资源数据汇集与运维管理平台，首次实现浑北灌区用水量的自动化监控。目前沈北灌区同时承担农业灌溉和生态环境用水两个任务，如何将农业用水量和生态环境用水量分开还需要进一步研究。