自动化测流系统在西浚灌区的应用

梁心涛

（甘肃省张掖市甘州区西浚灌区水利管理处，甘肃张掖734023）

我国是一个水资源相对短缺的国家，农业是用水大户。在农业经济发展过程中要积极完善灌溉工程的建设与发展，总结有效做法，提炼推广模式，树立节水标杆；从提高供水能力向更加重视提高节水能力转变，推动水资源管理从注重工程建设向更加重视制度建设转变，也将现代化技术积极应用到灌区管理当中，不断提升节水效率。

1 西浚灌区概况

张掖市甘州区西浚灌区地处河西走廊中部，黑河中游的左岸。灌区东邻黑河滩，南靠巴吉滩、甘浚镇，北与乌江镇相接壤。灌区为祁连山前冲、洪积扇形地带，地势由东南向西北倾斜，地势平坦。灌区海拔1 400～1 500 m，属大陆性温带气候，春季多风少雨，夏季气温偏高，降雨稀少，冬季较为寒冷，年平均气温为7℃，最低气温-29.1℃，最高气温38.6℃。多年平均降水量为123 mm，多年平均蒸发量为2 047.9 mm，无霜期145 d，日照总时数为3 067 h，年太阳辐射148.12 KCal/cm2，属太阳辐射高值区，具有日照时间长、太阳辐射值高、昼夜温差大、降雨稀少、蒸发强烈、光热资源丰富等特点，适应种植多种作物[1]。

2 水利工程的发展现状

灌区经过几十年的建设，特别是黑河流域节水工程和大型灌区续建配套与节水改造项目的建设，灌区水利设施进一步得到改善，为灌区农业生产奠定了坚实的基础。

2.1 干渠工程

灌区共有干渠、分干渠6条，总长61.84 km，现有建筑物为107座，其中车桥38座，水闸25座，其他44座。已衬砌干渠、分干渠5条，总长42.55 km，衬砌率73.12%。

2.2 支渠工程

灌区共有支渠28条，总长112.21 km，现有建筑364座，其中车桥155座，水闸179座，其他30座。已经衬砌的支渠25条98.42 km，衬砌率87.71%。部分已经衬砌的支渠大多数建于20世纪七八十年代，年久失修，完好率仅为65%，个别支渠至今仍以土渠运行。

2.3 斗渠工程

灌区共有斗渠188条，总长294.939 km，现有建筑物620座，其中车桥319座，水闸246座，其他55座。已经衬砌斗渠118条长168.42 km，衬砌率为57.10%，完好率仅为60%。绝大多数斗渠由于灌区资金的制约影响并未进行改建，仍以土渠运行[2]。

3 自动化测流系统在西浚灌区的应用

西浚灌区是引黑河水为主、机电提水灌溉为辅的自流灌区，主要利用干、支、斗渠及田间配水工程进行引水灌溉。经过灌区多年发展建设，水流测量从最初的人工利用浮标侧流到利用无喉道建筑物测流，发展到利用GPRS遥测伸缩水位计测流，到目前被广泛普及与推广适用于灌区的超声波明渠测流系统，为灌区测水、量水精度的提高与自动化测水、量水的应用提供了有力支撑。为了对实际供水进行精准测流及水资源进行合理利用，提升水资源使用效率，测流精度与测流方式实现现代化、信息化与自动化是灌区灌溉管理中非常重要的内容。

3.1 超声波测量技术

基于灌区的信息化建设现状，经过多年发展，并结合灌区实际综合研究与分析，超声波明渠测流是比较符合灌区渠道测流的自动化装置系统，对测流的精确计量、实时监测、数据的传输等都比较详实，为管理运行和调度运行提供了合理依据。

超声波流体测量是一种测量方式，对流体流动速度进行测量。如果流体流速向量同声波方向属于平行状态，声波波速会随之产生变化，声波在下游时波速会增加，声波在上游时波速会降低。明渠高程流体的平均流速测量，实际上是基于2个换能器间的历时差传播情况进行明确的。超声波的明渠测速基于高精准度的芯片，测量超声波传输时间的精准数字，对可能产生和存在的测量误差问题进行消除。对频差法、时差法等诸多方式进行合理应用，基于现代化技术手段补偿流量。人机互动接口的画面非常丰富，能够对很多通信技术手段进行应用。测量工作的精准程度非常高，同时操作方式也非常简单与安全，其并不会对渠道中的水流状态产生影响，能够和计算机进行有效整合，使当地水情相关数据能够实现实时的检测与传输，奠定当地水资源优化配置与管理工作现代化发展的基础。随着互联网技术的不断发展，遥测设备也在逐渐完善，灌区测流系统的应用使用水管理实现智能化发展，而超声波测流相关技术也能够对明渠流量进行精准测量，其测量方式在水利水电灌溉工程当中被广泛推广与应用。超声波明渠流量计的应用，前期可使管理人员现场直接读数，后期实现远程传输，接入信息管理平台，达到灌区自动化量水的目的。

3.2 超声波明渠测量技术的实际应用

自动化测流系统在灌区中的实际应用，使渠道测流、信息管理实现自动化，提升了渠道测水的成效与质量，为计收水资源费、水费提供科学依据，也是实行计量灌溉的前提和基础，以此引导灌区用水户逐步改进灌水方式方法，走节水型的农业发展之路，从而达到水与社会和谐发展的目的。

超声波明渠流量计专门针对明渠流量进行测量，使用现代化技术开展分层测量，对明渠过水流量进行精准、实时的测量，同时确保其能够在正常运行中保持低功率状态。明渠测量技术包含GPRS无线传输的功能，能够在局域网中进行传输，不用重新进行电源外接，锂电池能够为其工作提供续航动力，有效解决了野外测量不够精准的问题。基于现代化技术补偿流量，同时使用多种不同的通信技术手段，对明渠进行精准、便捷的测量，多声道测量方式能够让仪表在多种流体中实现精准、有效的测量。基于频差法与时差法相关技术进行实际测量，能够快速进行测量，不会产生零点漂移的情况，强化提升明渠流量测量的精准程度。对现代化通信技术手段进行有效应用，能够让明渠测量技术的应用更为便捷。支持AC 220 V、DC12 V、太阳能电源等输入方式；主机与探头类型的多样化发展，可根据现场需求搭配使用，能够满足特殊环境的安装与测量；人机界面丰富，使用操作便捷。

4 结束语

西浚灌区自动化测流应用开展至今，全面提升了灌区量测水设施的条件，有效解决了灌区的水量计量问题，提高了水资源的利用率，所产生的经济效益与社会效益非常明显，在农业经济发展与水资源节约方面具有极为重要的作用。