淠史杭灌区量测水设施建设的实践

朱 蓉

(安徽省淠史杭灌区管理总局,安徽 六安 237005)

灌区控制面积14 107km，其中安徽省内13 130km。按控制灌溉面积大小，灌区渠系分为总干渠、干渠、分干渠、支渠、分支渠、斗渠和农渠7级固定渠道。受益范围涉及皖豫2省4市17个县(区)。

1 建设背景

党的十九大提出实施国家节水行动，切实把水资源节约贯穿到经济发展全过程和各领域。根据《全国大中型灌区续建配套节水改造实施方案(2016-2020年)》和国家水资源监控能力建设的有关要求，结合安徽省淠史杭灌区骨干渠道、渠系建筑物改造，在重要引水口、分水口、用水管理分界断面、用水计量断面进行灌区量测水设施建设。率先做到“总量控制，定额管理，水权到县，县界计量”。然后逐步推广扩大农业用水计量收费范围，划小量水单元，大力推广“计量到斗口、价格到田头、统一票据、明码标价、建账到户”的“一票收费”制。

2 建设布局

淠史杭灌区量测水设施站点建设数量共计206座，其中分干渠以上渠道县界点量测站17个，测量方法采用全自动缆道-流速仪；支渠以上渠系重点进口和骨干建筑物量测站点189个(依托现有建筑物采用建筑物法量测的站点176个，对于流量较小的支渠进口采用全渠宽量测的站点10个，对于现状渠首无控制工程的支渠采用雷达波量测的站点3个)。

3 量测方法在灌区的应用

3.1 全自动缆道-流速仪量测站

量测水设施共建设全自动缆道-流速仪量测站17座，主要位于分干渠以上渠道县(区)交界断面，自动缆道站是规范的流速仪测流，在灌区应用受到广泛认可。水文缆道测流系统总体结构由缆道测流基础设施和缆道测流控制系统(由各种仪器设备组成)组成。

(1)基础设施。基础设施建设内容共分为缆道站房、缆道支架以及标准水位井建设。缆道测流站房设计为钢混结构，基础型式采用钢筋混凝土条形基础。缆道支架本端安置缆道站房内立柱上，与站房形成一个整体，保证测流仪器、三角行车等设备部件平时进入站房，避免日晒雨淋，方便维护。水位测井要求能够实测到高低水位的变化，满足水位的测量规范和观测要求。

(2)全自动缆道测流控制系统。缆道测流控制系统主要设备由缆道控制台、电力控制、测距仪、测算仪、综合信号仪等组成。配套设备由绞车、铅鱼、滑轮等组成。全自动缆道测流综合控制台是集交流变频调速技术、可编程控制(PLC)技术、光栅编码测距技术、自动定位控制技术、缆道测流技术和缆道无线信号传输技术于一体。主要由电力控制部分、水文缆道测距定位仪、水文流速测算仪、缆道综合信号仪等组成。该系统能利用水文缆道实现自动对渠道断面的流量测量，也可手动测流。

水文缆道由工作索、钢结构支架、拉线、锚碇、滑轮、驱动绞车和防雷系统等组成。如图1所示。

图1 水文缆道-流速仪测流站

3.2 水工建筑物量测站

采用建筑物法量测的站点共计176个，充分依靠水工建筑物条件实时测流，是利用现有工程资源进行水量测验的经济有效方法，水工建筑物法测流适用于建筑物配套标准较高的渠首及干、支渠的量水，配以水位传感器、闸门开度仪及数据采集系统，实现过闸水量的自动量测。

(1)现场选址。建筑物量测站测流充分利用渠道上已有进水闸、节制闸、泄水闸等水工建筑物，通过实测水头(水头差)、闸门开启高度等水力因素，经率定分析或利用经验公式确定流量系数或效率系数，用水力学公式计算得到流量。在进出水口一定距离选择安装上下游水位计，采用RTU接入水位计。现地通信方式采用RS485或无线通信模块传输方式。

(2)监测站结构。监测站由上下游水位计、闸位计、遥测终端机、通讯模块、太阳能供电设备、防雷器以及保护箱等组成,监测站结构框图如图2所示。

图2 建筑物量测水自动测流监测站结构框图

3.3 雷达波量测站

对于现状渠首无控制工程的支渠，共建设3个雷达波量测站。

(1)现场选址。雷达波测流法测流是在渠道分干渠、支渠出水口一定距离(与水闸的距离控制在5-15倍渠宽)选择顺直的渠段上安装雷达波流量计且直行段长度大于渠段最大水深20倍以上。采用1台RTU同时接流速、水位计。通信方式采用4G通信模块无线传输方式。

(2)雷达波监测站结构。测流系统是一种固定式定点雷达测流系统，核心为雷达水位流量一体化传感器，这是一种可同时测量水位及表面流速的非接触式智能传感器。其原理是基于内置的专业水力模型，综合预置的断面边界条件、实时测量的局部表面流速及实时水位3个要素，先模拟出断面流场分布之后，再通过推算断面平均流速及过水面积，最终计算出断面瞬时流量的智能化传感器。

3.4 全渠宽量测站

全渠宽测流段土建部分孔口尺寸根据孔口净面积和渠道过水面积大致相等的原则确定。

(1)现场选址。在渠道放水涵出水口一定距离(与水闸的距离控制在5-15倍渠宽)选择顺直的渠段上安装全渠宽流量计。

(2)监测站结构。全渠宽明渠流量测量系统运用流速-面积法测量原理为基本测量方式。工作原理是通过在过流断面上铺设全渠宽励磁系统产生垂直全渠宽磁场，测量水流动时切割磁场产生的电势差即是过水断面所有质点的电位的集合。所以测量的流速是断面的流速平均值，即测量断面的平均流速。断面平均流速乘以断面的面积即可得到渠道的即时流量。断面的面积是水位的函数，可利用不同原理形式的液位计测量断面的水位。

4 措施

实践表明，为加强量测水设施运行管理宜采取的措施如下：①明确管理机构、落实养护职责。②制定管理标准、做好量测水资料整编。③落实养护经费，做好维修养护。④开展人才培训，提高管理运行人员技术素质。各类干渠要制订相应的细则，落实任务，齐抓共管，使量测水设施的运行管理再上新台阶。

5 结束语

淠史杭灌区量测水设施实施改善了灌区生产生活条件，有利于推进农业节水发展，推动最严格的水资源管理制度建设，提升灌区量测水现代化水平和水资源使用效率，增强防汛减灾能力，为灌区高质量发展夯实基础。