安徽省颍上县三道冲灌区明渠流量监测设计研究

李 康

一、概述

不论是农业灌溉方式的改进、城市污水处理能力的提高还是江河水资源现状的监测，都需要流量监测的支持。随着灌区流量测量精度要求不断提高，很多方法由于施测计算复杂、成本较高等因素逐渐被淘汰，因此对明渠流量监测系统进行研究具有一定工程意义。

目前国内学者对明渠流量的监测问题进行了相关研究。王玉晓等为了保证明渠流量智能化精确计量，针对多泥沙明渠设计了一套流量智能化精确计量方案;郇志浩通过分析目前常用明渠流量测量方式的优缺点，选取采用“水面流速法”测量明渠流量及需要测量的三个必要参量;叶红等运用流体力学、工程学及信息控制技术，设计了一种基于阿里云服务模式下无线远程监测的明渠流量计矩形堰闸，实现了堰闸与云端的数据交换;王维志等通过对明渠流量计法、机组测电法和水位流量关系法三种流量监测方法进行对比研究，提出针对不同类型农业取水站，采用不同的流量监测手段;邸琰茗等选择了计量堰远传流量监测方法在北运河上游温榆河鲁疃闸、龙道河、花马沟等3 个排水口进行日流量监测；贾文水提出了一种新的超声波流量监测系统的框架;李浩基于我国灌区目前存在的一系列测流的难题，设计一套适合灌区信息化建设的测流系统;董志鹤等根据污水流量计在现场的应用过程，提出安装、校准等方面存在的具体问题。

本文以颍上县三道冲灌区工程为例，设计了无喉道量水槽计量与超声波明渠计量设施，并对比了两种设施的优缺点，研究成果可为相关工程提供参考。

二、工程概况

颍上县三道冲灌区地处安徽省淮北平原，颍河下游右岸，总面积102km2，辖垂岗乡和王岗镇2 个乡镇，灌区现由颍上县机电排灌所管理，主要通过三道冲排灌站进行提水灌溉。灌区骨干工程存在的主要问题是：（1）渠系渗漏严重，灌溉水利用率较低。现有干支渠均为砂礓黑土高填方土渠，渗漏十分严重;群众扒开的防水缺口多，跑、冒水现象严重;渠内坡杂草丛生，输水困难;灌水时沿渠沟塘汪洋一片，田间灌溉水利用系数较低。（2）现有工程损坏、老化严重。总干渠：三道冲灌区站首至木板桥1.21km 主干渠道建成年份不明，总干渠现状淤泥较厚，杂草灌木较多，另有村民渠边私自建房，已对渠道输水产生严重影响，渠南侧道路因村民开挖种植农作物，破坏严重，道路现已不能通行。干渠：蔡郢闸至前蔡灌溉涵段干渠经过蔡郢村居民区，渠道内淤泥较多，加之居民建房占用渠坡面，对灌溉用水产生一定影响;顺堤沟西干渠和南干渠，淤泥厚，水草多，部分渠段已产生堵水现象，因此对灌区进行治理十分必要。

三、用水量测设施设计

根据试点项目的水价改革、计量收费目标，综合考虑项目区灌溉渠道的特点，本次试点项目拟在总干渠和蔡郢闸至前蔡灌溉涵处各建1 处明渠流量计，在18 处二级提水泵站泵管出口处配套管段式流量计，管段式流量计参考阜阳市颍上县2017年农业水价综合改革项目成型设备进行设计。明渠流量监测设施设计的两种方案如下：

（一）无喉道量水槽计量设施

本次设计配套远程智能计量监控系统，可实现精确计量。新建流量自动监测站单站2 座，每间配备远程自动计量传送设施一套（RTU），监控设备若干；新建远程控制中心两处，分别为大石乡政府及花凉亭灌区太湖县管理所。根据设计要求，结合量水槽建设，配置流量自动监测站。堰槽法流量自动监测站典型配置包括：无喉道槽1 套、水位计、遥测终端机、避雷设备、供电设备、GPRS 模块和安装辅材等。单站设备配置表见表1。

表1 堰槽法流量自动监测站单站设备配置表

无喉道量水槽是在巴歇尔量水槽基础上改进成功的一种新型量水设施，其最大优点就是结构简单、经济、便于修建，且水头损失小，特别是观测精度较高，用于灌溉渠道量水，无论是自由出流还是淹没流，效果均较好。缺点是投资较大，设备维护任务较多。

（二）超声波明渠计量设施

根据设计要求，结合U 型槽建设，配置流量自动监测站设置。超声波明渠流量自动监测站典型配置包括：明渠流量计1 套、传感器、仪表、太阳能供电装置、无线传输模块和安装辅材等。单站设备配置见表2。

表2 超声波明渠流量自动监测站单站设备配置表

超声波明渠计量设施其最大优点就是安装简单，不需修建量水建筑物；设备易管理，投资少；设备运行稳定，渠系设备维护任务较少。综上考虑，结合项目区维护管理特点，考虑量测精度等因素，本次工程明渠流量计量设施采用方案二，即超声波明渠计量设施，购置超声波明渠流量计定型成品，本次设计根据流量要求选择LDM-51 型两套（含水位流量等配套设施）。

四、结论

本文以颍上县三道冲灌区工程为例，设计了无喉道量水槽计量与超声波明渠计量设施，并对比了两种设施的优缺点。研究结果表明，无喉道量水槽结构简单、经济、便于修建，且水头损失小，但投资大，设备维护任务较多。相比之下，超声波明渠计量设施其最大优点是安装简单，不需修建量水建筑物；设备易管理，投资少。结合项目区维护管理特点，考虑量测精度等因素，本次工程明渠流量计量设施采用方案二即超声波明渠计量设施■