巴歇尔量水槽在景电灌区改造工程中的应用探析

2021-12-07魏晋财

农业科技与信息 2021年9期

魏晋财

（甘肃省景泰川电力提灌管理局，甘肃景泰730400）

景电灌区是横跨黄河和石羊河流域，涉及甘蒙两省（区）景泰、古浪、民勤和阿拉善左旗4 县（旗）的灌溉区域，其全称是景泰川电力提灌工程，是1949年以来甘肃省首次兴建的大型高扬程电力提灌工程。景电灌区一期工程于1969 年决定兴建，1974 年建成并投入运行，工程效益十分显著，使景泰川发生了翻天覆地的变化。1984 年景电二期工程开工建设，并于1994 年基本建成[1]。随着时代的发展，景电灌区中一些传统的量水设施，如三角形量水堰、梯形量水堰和无喉道量水堰等已经无法满足市场化经济的要求。特别是近年来，国家大力推行农业水价综合改革，在此背景下，景电灌区为了实行计划用水，正确分配并合理使用农业灌溉水，确保农业水价综合改革的顺利推进，加强了对灌区骨干工程的改造力度，并积极使用了适应渠系配套的巴歇尔量水槽，同时引进了先进的量水仪器和技术，有效地加强了景电灌区的用水管理[2]。

1 巴歇尔量水槽概述

巴歇尔量水槽又被称为“巴氏槽”，是一种测量明渠流量的辅助设备。该设备是由上游收缩进口段、短直喉道和下游扩散出口段3 部分所组成的。其中，收缩进口段的槽底一般是向下游倾斜的，而扩散出口段的槽底在倾斜方向上则与喉道槽底相反。

巴歇尔量水槽的形状较堰的结构更为复杂，而且造价也相对较高。此外，为了提升用水量测量的精度，对量水槽各部位尺寸的精确度要求极为严格。正是因为如此，巴歇尔量水槽具有其他量水堰无可比拟的优势。首先，易于安装，而且适应各种地形。其次，水位的损失较小。根据统计数据显示，巴歇尔量水槽的水位损失约为量水堰的1/4。第三，运用巴歇尔量水槽，即使水中存在一些固态物质，也几乎不沉淀，不会出现泥沙沉积的现象，对接近流速的影响小、对下流侧的水位影响也较小。最后，巴歇尔量水槽测流范围广。根据统计数据显示，该明渠流量测量的辅助设备量水范围0.1～7.6 m3/s，因此量水比较稳定，也十分准确[3]。

2 景电灌区应用的量水设施

自1974 年景电灌区一期工程建成并投入使用以来，景电灌区先后使用了三角形量水堰、梯形量水堰、无喉道量水堰和巴歇尔量水槽等量水设施，这些量水设施具有自身的优点和缺点，在不同的时期发挥了积极的作用，极大地促进了景电灌区灌溉农业的发展。其中，三角形量水堰的优点是量水准确，但这种量水方式只适用于一些比较顺直、水平的矩形渠道中，使用的范围较小。但景电灌区存在着较多的梯形渠道，因此该量水设施逐渐被淘汰。梯形量水堰的结构比较简单，易于安装，且造价也较低，这是其最大的优点。但梯形量水堰在量水时，雍水较高，容易导致较大的水头损失。此外，梯形量水堰的堰前容易沉积泥沙，且测流范围也仅0.1～1.0 m3/s，不适应景电灌区的量水要求。无喉道量水堰的优势是经济实惠，便于安装，但这种量水堰因其喉道较短，在进行量水操作时，水位的波动较大，导致计量不准确[4]。应用巴歇尔量水槽后，经过验证，该明渠流量测量的辅助设备比较适用于景电灌区。因此，景电灌区管理人员为了灌区的统一考核、统一计量，最后确定了巴歇尔量水槽为景电灌区的量水设施。

3 巴歇尔量水槽在景电灌区改造工程中的应用

目前，巴歇尔量水槽已经成为景电灌区对明渠流量进行测量最主要的辅助量水设施。但经过多年的运行，部分渠道因缺乏有效的养护而逐年老化，使得量水精度不够准确，需要对其进行一定得改造和更新维护。具体是景电灌区部分老旧水渠的堰坎因长期受到水流的冲刷或存在着人为破坏等因素，逐渐发生了渠道基础变形，导致结构尺寸不够精准，且老旧的巴歇尔量水槽平直段相对较短，还有部分量水槽内没有水尺观测井，水流的波动相对较大，影响到了流量测量的精准度。此外，部分渠道的巴歇尔量水槽受到前后渠道或其他水工建筑的影响，量水槽内的水流形态呈现出潜没流，在观测及计量方面容易受到人为因素的影响，且老旧的量水槽科技含量相对较低，导致在观测及流量测量方面易受到人为因素的影响，已经无法满足当前时代发展的需求[5]。

为了更好地推进农业水价综合改革，保障国家水安全，提高灌溉水利用率，针对景电灌区使用的巴歇尔量水槽因运行多年存在的多种问题，灌区负责人对总干干渠口、支口、独斗、独农等量水槽及量水槽前后渠道和其他影响到量水槽内流水形态的各类水工建筑进行了全面的普查，对存在问题的量水槽按照主次及修建年度，逐一进行维修和改造，以提升总干渠的利用率，确保用水量测量的准确，从而更科学、合理地进行能源单耗指标考核工作，使农业水价更加合理，减少与用水户之间矛盾的发生，为实现总干水量管理改革目标、不断推进农业水价综合改革提供重要保障。在实际操作中，针对总干区间小提灌、阀门和搭管等临时取水设施计量管理薄弱环节，景电灌区管理人员根据实际情况，在更新巴歇尔量水槽的同时，还在出水管道上安装了特别设计的计量设施，如小型超声波流量计以及自计式测流仪等计量装置，特别是自计式测流仪，利用连通器原理，将其安置在巴歇尔量水槽的侧墙上，连通仪器并校正水位后，该仪器就开始自动计量。工作人员只需每周读取1 次数据即可，有效加强了计量监督管理工作，杜绝了管理方面存在的漏洞，进一步提高了渠系的利用效率[6]。此外，景电灌区还加快了信息化建设的步伐，积极争取了国家对项目的扶持，同时多方面筹措资金，对现有的自动计量设备进行了信息化改造，提高了水流量计量的自动化程度，现在已经实现了对全灌区总干各支、独斗口等分水口和支渠以下各斗口水量的全天候实时监测，从而随时根据用水需求进行优化调配，极大地提升了灌区渠系的利用率。根据统计数据显示，在灌区改造工程中应用了巴歇尔量水槽，灌区渠系利用率已经超过了75%，在全国占据领先水平。