简述滁州市南谯区农业灌区取水监测设计

李松

（1.安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院（安徽省水利工程质量检测中心站），安徽 合肥 233000；2.安徽省大禹水利工程科技有限公司，安徽 合肥 233000）

1 滁州市南谯区农业灌区取水监测概况

滁州市南谯区位于皖东中部，地跨淮河流域和长江流域，境内河流众多，水系发达。全区现建有大型灌区1 处为驷马山灌区，灌溉面积16.43 万亩；中型灌区3 处，沙河集水库灌区、独山灌区、红石沟灌区，灌溉面积5.63 万亩；非农村集体经济组织的小型灌区20 处，灌溉面积5.95 万亩；属于农村集体经济组织的小型灌区128 处，灌溉面积8.44 万亩。

经过近十年的建设，南谯区已基本完成规模以上非农取水口的取水计量在线监测工作，数据均传输至安徽省水资源管理平台。非农业取水监测体系的初步建成，为南谯区水资源管理工作提供有效支撑，提高了管理工作效率。但农业取水监测还未正式开展，为进一步提高南谯区水资源监控能力，提升水资源精细化管理水平，需要进一步开展农业灌区取水监测工作，达到提高水资源管理效率的目的。

2 进一步开展灌区取水监测的必要性

由于取水监测点位置一般较为分散，仅依靠人力实现高水平管理非常困难，只有借助科技手段，实现远程在线监测，才能进一步提高信息质量，让水资源调配工作变得更加合理，让水资源管理制度的考核工作变得更加真实有效。同时根据节水型社会评价标准，滁州南谯区农业灌溉用水计量率（有计量设施的农业取水口灌溉取水量占灌溉总取水量的比例）应不小60%。开展灌区取水自动监测建设可为滁州市南谯区的农业水价综合改革提供水量数据支撑，为南谯区农业水价综合改革做好试点，积累经验，发挥示范带动作用，有利于农业水价综合改革的进一步推广。

3 总体结构设计

灌区量测水监测系统主要由信息采集、传输网络、存储管理、业务应用以及应用交互五个层面和信息安全体系构成，组网方式为星型网络拓扑结构。通过在省水资源取水监测平台部署采集软件，灌区监测点数据直接发送至安徽省水资源实时监测与管理系统平台，滁州市南谯区水利局通过水利骨干网直接访问平台，下属管理所通过授权访问的方式进行。

1）信息采集层。该层面的主要作用是对每个取水点进行信息采集，采集方式主要有人工、实时监测、间接检测三种。

2）传输网络层。该层面的主要作用是对采集到的信息进行传输和分享，使得有关单位能够及时接收到相关的取水量信息。另外，在与互联网技术相结合之后，不同部门可以共同对数据进行处理使用。

3）存储管理层。充分整合资源，借助已建的计算机网络环境、新建水资源监测数据库，实现接收各取水户现场采集传来的实时取水量信息。

4）业务应用层。提供统一的技术架构和运行环境，为水资源应用系统建设提供通用应用服务和集成服务，为资源整合和信息共享提供运行平台。实现水资源信息各项业务应用管理。

5）应用交互层。根据系统业务应用模块，通过授权访问的方式，为灌区、市水利局乃至省水利厅等用户提供数据支撑。

6）安全体系。主要包括设备运行安全、网络传输安全、信息备份等。

4 取水监测点典型方案设计

4.1 自动监测站典型设计

根据调研情况分析，本灌区取用水量采集涉及泵站特性曲线推流法、流速面积法、水工建筑物法、管道流量计测流法4 种测流方法。

4.1.1 测站组成结构

灌区监测点建设对象为总干渠渠首进水闸，标准监测站的设备包括数据采集终端、通信设备等。

为了能够全方位地采集相关信息，水量监控体系的信息采集站点往往设置得比较分散，这就使得信息传输通道的建设工作受到一定影响，在选择信息传输通道时，要充分考虑采集站点所在的位置以及周边的环境因素。考虑到取用水工程的信息流量较小，在选择通信方式时，可以重点考虑公共移动通信。

当前，使用率较高的一些公共移动通信方式有GPRS、CDMA 等等，这些符合国家标准的通信方式都可以考虑选择。另外，为了应对突发情况，自动监测站点应具备备份功能。

4.1.2 站点供电保障

1）市电供电

对于管道式取水监测点，监测设备安装位置优先选址于泵站或灌区启闭室等建筑物内，具备稳定的市电供电条件。市电供电不会因为天气及其他原因影响监测站正常工作，且易于管理，不会轻易被破坏。

2）高能蓄电池供电

对于部分监测渠道，不能提供供电的场所，可采用数据采集、传输一体化微功耗计量及监测设备，配置高能蓄电池，采用定时休眠和远程唤醒的工作方式，解决系统的供电问题。

3）太阳能供电

对于不能提供供电，但适合建设太阳能设备的场所，采用太阳能供电系统，为监测设备、采集传输设备供电。在监测站原有的配备基础上，增加一套太阳能发电设备。

4.2 泵站特性曲线推流法

该方法适用于无裸露取水管道的泵站，灌区中胜利排灌站灌区陆庄一级站（老站）适用此测流方法。

在实际应用中，继电器与水泵控制柜开关连接，通过继电器触点监测水泵的开启与闭合，水泵功率、扬程以及对应的特征曲线通过RTU 设置，配备传输设备、电源模块等，从而实现流量的自动采集与传输。

4.3 流速面积法

这种方法适用于标准的渠道断面，采用坐底式安装方法在渠道监测断面的渠底部安装一台多普勒流速传感器（多普勒明渠流量计），监测一条垂线的平均流速。通过使用流速传感器的液位装置，可以非常精确地得到水位的相关信息，进而省略了安装水位监测设备这一步骤，能够进一步降低工作成本。长洼水库灌区、樟木山水库灌区、小油坊水库灌区共4 处监测点因拥有较好的硬化标准断面，可以采用此方法进行测流。

4.4 水工建筑物法

这种方法通常需要灌区渠首有渠道和闸门，并且附近不存在其他阻水因素。当水流为淹没出流时，由于淹没系数σs有不同种类计算方法，该参数的不确定性影响了流量计算的精度。此外，在淹没出流时，需要同时测量上下游水位，因此尽量不在淹没出流时使用此方法，仅在自由出流时适用。灌区中二郎水库灌区、姑塘村放水闸灌区、滁河灌区、龙丰水库灌区、红花桥水库灌区、大林水库灌区、黑郎庙水库灌区、下王水库灌区、东方红水库灌区、九板桥水库灌区、烂泥冲水库灌区、绕子官塘水库灌区、广北水库灌区、丁家坝水库灌区、罗城水库灌区、独山水库灌区等16 个灌区共25 处取水点适用此测流方法。

在进行闸门测流时，实际情况的不同，选择的计算公式也会有所不同，但都应准确测量出水工建筑物上游水位，并观察水流的具体情况，因为这些因素会影响到计算公式的选择。流量系数的计算方法同样要利用相对应的水力学公式计算得出，所需要考虑的流量系数影响因素包括建筑物出流量、水头等等。

4.5 管道流量计测流法

灌区通过管道取水，管道裸露在外并且有一定长度的顺直管道，可直接采用安装管道流量计的方式计量取水量，计量准确且经济可靠。灌区中的清流河灌区与红石沟水库灌区共5 处取水监测点符合管道流量计的安装条件。

流体的流速就等于超声波脉冲顺流和逆流传播时的速度差，而利用超声波脉冲进行流速的测量准确度较高，常用插入式流量计。

5 结语

灌区监测点按要求完成数据调试，与安徽省水资源农业取水监测平台对接，现可通过平台查询所建设取水监测站点的取水情况，大大提高了工作效率和精度，达到了进一步提高南谯区水资源监控能力，提升南谯区水资源精细化管理水平，强化灌区取水口监测计量工作的目的