渠系水利用系数率定误差分析与控制

边红彬 杨明

摘    要：针对灌区新增衬砌渠道的增加，率定渠道水利用系数过程中，出现的影响系数率定的影响因素，提出误差的来源以及采取相应措施，将误差降低到最低程度，率定实际的渠道水利用系数，为用水管理提供可靠的数据基础。

关键词：渠系水利用系数;误差;控制

1  引言

为了准确地掌握衬砌渠道节水效果、混凝土渠道系数，为今后混凝土衬砌渠道提供用水参数、合理调整渠道水利用系数提供技术数据，管理局组织专人对军干渠和徐湾分干衬砌渠道进行实测率定，成立了组织机构并进行了具体分工。结合春灌工作，多视角、全方位地对存在的问题根源或主要原因予以探究。

2  前期准备

前期对项目组人员进行了测流相关知识的培训，主要包括现场操作、计算和测流工作相关注意事项。绘制实验渠段沿线各支斗渠进水口位置分布图及原始尺寸的测流断面图，为后续工作的顺利开展做好了准备。

3  主要工作

3.1  测流断面校核

为保证测流数据准确，首先对测段断面基本尺寸进行校核，保证基础数据准确。对各渠道测流断面进行了重新校核，布置测线并进行了断面面积计算，并用水准仪进行了高程的精准测量，绘制了新的水尺，排除了影响因素。为保证测流数据准确，首先对测段断面基本尺寸进行校核，保证基础数据准确。

3.2  流速仪的更新与检定

引进新流速仪15台，重新检定流速仪24台。检定前后对流速仪都进行了比测工作，主要分组有签定前新旧仪器比测、检定后仪器与检定前仪器比较、检定后新旧仪器比较等多种组合。对结果比较，评价流速仪检定前后对水量结果计量的影响程度。

3.3  岸边流速系数比对

存在沿用参考岸边系数的情况，对岸边流速系数进行率定。根据发现的问题，对部分分干进行了岸边流速系数的测量工作，实测结果显示岸边系数大致在0.91～0.93之间，而现用系数在0.87左右，对测流结果会产生一定影响，经计算影响值占水量的1%～1.3%左右。该结果是在水位较低情况测得，最靠近起点距的部分面积较小，受影响偏小，如果水位较高时受影响程度更大。当然由于测次较少，该数据只能作为参考。

3.4  支斗口数据比测

为保证测量数据的客观性，采用定期、不定期、白天、夜晚对支斗口进行抽查，支斗口测流数据抽查结果显示，在进水口不调闸的前提下，上游水位自然抽涨、用水户用水情况的改变，都会对测流结果产生影响，不排除人为操纵下游水位等情况，工程条件越好，受影响程度越大。总体看，在不排除各个因素的影响下，项目组测得的结果绝大部分偏大。

3.5  渠道水利用系数分析

渠道水利用系数分析采取瞬时流量法与统计法相结合的方法：瞬时流量法。采用流速仪测流法，上一级测水断面测量后按流程下一个测水断面再测水，根据各断面的流量来确定渠道水利用系数。统计法。上下游测流断面独立测水，不受时间限制，根据一定时段（一般为渠道正常运行时段）各断面的过水量来确定渠道水利用系数。

4  误差分析

4.1  仪器的维修保养

根据流速仪检定前与检定后实测结果比较，流速仪的误差对测流结果存在一定的影响。由于在用水期间，仪器检定需要尽快完成，又不能耽误正常的测水工作，检定前后仪器比测次数较少，存在一定的偶然性，另外，不同种类的仪器之间比对也存在一定误差，因此所测数据只能作为一种参考。

4.2  测流断面的变化影响

测流断面变形对测流最终的数据计算结果产生很大影响，特别是抛物线形衬砌渠道，断面变形造成了断面面积的变化，同时也造成测线位置的改变，测线的布置与现有变形后的渠道已经不匹配，从而改变了最终的流量结果。

4.3  各种参数的影响

①岸边流速系数。随着灌区续建配套工程的建设，灌区工程条件有了很大的改善。但也存在沿用参考岸边系数的情况，这对测流结果也产生影响。②测杆对测流的影响。流速仪在测线上的放置位置与测杆拉丝长度之间的关系存在误差;测杆底部托盘以下测杆长度的影响，一般测杆托盘以下有2-3cm长度，如果忽略了这个长度会对读取水深、流速仪放置位置造成误差;测流断面渠底是否有沟槽以及其深度的校核，在贴靠放置测杆的位置，如果有伸缩缝的沟槽，要考虑沟槽的位置和深度会不会对测流结果造成影响;③测线间距对测流的影响。测线间距的校核，由于测线存在不是每年描绘都描绘的情况，有时原有测线标志存在不清晰的情况，再次描绘时有可能造成位置的偏差;另外当测桥发生变形的时候也会造成测线间距出现误差。各个环节单独对测流结果影响不大，但是如果此类小的误差累积到一起，會给测流结果造成一个大的误差。

4.4  水位观测影响

由于渠道全部为混凝土衬砌渠道，缩短了输水历时，但由于各种原因，导致水流不稳，观测水位难度增加水位的观测不可避免会存在一定误差，对断面的测流精度产生一定的影响。

4.5  衬砌渠道对水位变化的敏感程度

混凝土衬砌渠道和土渠相比，渗漏损失小，流速快，缩短了用水周期，但对水位变化的敏感度较明显，中间开口越多，在调度过程中水位的变化越敏感，水流状态越不稳定，直接影响的就是测流的准确性。

4.6  渠道工程条件影响

①无闸控制问题。贾辛庄节闸因阻水一直很少用，曹元节闸离徐湾节闸980m，只有特殊情况才使用，也就是说从军齐口到徐湾节闸总长17km，在正常用水期间几乎是无闸控制，稍有风吹草动对军干及徐湾分干影响非常大，水位波动频繁，波动幅度大，水流状态极不稳定，各点测流精度难有保证。②渠道淤积问题。军干渠徐湾枢纽以上，渠道淤积严重，淤积深度在20cm～40cm，在放水前仅仅对测段进行清淤，无形中形成了不规则的测流断面，上下游断面小，测流断面大，改变了水流状态，同时，在70天左右的放水过程中，军干各测段都在不断淤积，对测流精度有直接影响。军干渠首测段及上下附近不淤积，越往下越来淤积越严重，形成了口上痛快，里面堵塞的局面。③沿线各支斗口工程问题。军干各用水口，虽年年冬修，但渠道不规则，宽浅式较多，形成了口大下小的局势，而且倒纵坡明显，流速慢，渗漏大。

5  影响误差因素控制

①岸边流速系数调整。继续各测流断面的岸边流速系数的实测测量工作，并根据历年来的岸边流速系数实测成果，对岸边流速系数进行调整，提高流速仪测流精度。②加强支斗渠计量。根据实际情况，改进支斗口流量数据观测方式。为保证测量数据的客观性，改变定时观测的方法，实行自查与抽查的方法，摸索上游水位自然抽涨、用水户用水情况改变等情况对测流产生的影响。杜绝人为操纵下游水位影响测流结果。③流速仪保养。加强仪器的维修保养，按照规范要求检定流速仪，在用水期间做好流速仪的保养工作。④测流断面校核。及时发现并修正测流断面的变化影响。尤其是抛物线形衬砌渠道，放水前对测流断面的变形情况进行校核，正确测算测流断面面积。⑤参数校核。测水过程中各个环节规范操作，放水前核对各个相关参数，做到准确无误，保证测流工作的顺利进行。⑥水位观测。各测流断面处修建静水井，安装水位计，确保水位观测方便、准确。⑦改善支斗渠工程条件。改善支斗渠的工程条件，加强浮标流速系数的率定工作，保证支斗渠测流的精度。⑧用水运行。调度人员做到用水安排的科学性、计划性。调配水人员严格执行调度指令，确保用水的平稳。

6  结束语

做到以上工作必将很大的提高渠系水利用系数率定工作的精度，客观评价用水管理水平，为用水管理水平的提高提出科学、客观的成长空间。

参考文献：

[1] 张茂堂，蒋有能.渠道水有效利用系数测试研究[J].灌溉排水学报，2018（S2）.

作者简介：

边红彬 （1975—）男，河北肃宁人，高级工程师，主要从事农业用水管理和水利工程管理。