陕西省交口抽渭管理局 714000
摘要：随着西部大开发的实施，国家加重了对西部农业基础设施的建设，量水设 施在农业基础设施中占据重要的地位。因此，加强灌区用水管理研究，推广先进 的用水管理技术、设备与管理方法显得十分重要。文章就灌区量水设施进行分析。
关键词：灌区；量水设施；分析
1.灌区实用量水技术研究与推广分析
灌区量水是节水灌溉和科学管理的基本手段。灌区实用量水技术的研究和推 广应用在我省起步较晚，目前仍处于发展阶段。虽然一些灌区和科研单位引进、试验研制开发了多种形式的量水设备和建筑物，但能够满足结构简单、坚固耐用、测量精度高、水头损失小、维护费用低、操作简便等多方面要求的很少，许多量 水技术和设备还停留在研究和小范围试用阶段。因此，对量水设备的性能加以研 究比较，选出一些适用的技术和设备加以推广，为灌区实施按方计量收费、提高 计量精度、优化配置水资源、节约用水等提供技术支撑，是当前灌区量水工作迫 切需要解决的问题。由于各个灌区自然条件千差万别，国内已有的量水方法也很 多种，适用条件及利弊不一。从经济适用角度出发，在广泛调查研究的基础上，结合地区灌区实际情况，从而选择合适的量水技术。
2.常用量水设施的研究应用
2.1 量水堰 薄壁堰指的是在明渠中，垂直于水流方向的安装具有一定的形状缺口，然后加工成薄壁堰口，过流时其水舌表面得到充分发展的量水建筑物。水流通过薄壁 堰，应形成清晰的水舌从堰顶射出。薄壁堰分成 4 种主要类型：三角形缺口薄壁 堰、矩形缺口薄壁堰、等宽薄壁堰和梯形缺口薄壁堰。本文只探究梯形缺口薄壁 堰的设计及安装问题。
2.1.1 过堰流量计算
当堰口宽度大于 3 倍最大堰顶水头且堰口边坡为 4∶1（垂直：水平）时，由于 堰顶水头的变化弥补了因堰口侧边收缩影响而引起的流量减少，梯形缺口薄壁堰 的流量系数将不随水头而变化，故常采用 4∶1 边坡的梯形量水堰。
（1）自由出流
式中：Q—流量（m3/s）；m—流量系数，由软件按照计算条件进行计算；b— 量水槽宽度（m）；h—量水槽内的水深（m）；z—水头落差（m），z＝H0―h；H0 为量水槽上游水头（m），包括流速水头与底板以上水深，流速水头由软件自动计 算。
（2）计算方法类型。为了使用上的方便，软件采用几种不同类型的计算方法，简述如下：
①采用槽内水深和上游水头计算流量。根据槽内水深及上游水头计算流量是 比较精确的计算方法，但因槽内水面波动大、水深不易读准确，所以一般采用量 水槽下游渠道水深计算流量。如果槽内水深能读得准确，采用槽内水深计算流量 最好。由于上游水头输入的是水深，流速水头由软件自动计算，此法不受渠道糙 率变化影响。
②采用下游渠道水深和上游水头计算流量。根据下游渠道水深及上游水头计 算流量是比较稳妥的一种计算方法。因为量水槽出口下游渠道水深容易读准确，由下游渠道水深减去逆向落差得到量水槽内的水深，再进行流量计算，量水槽内 的水深计算公式为：
h＝Ht―Za
式中：h—量水槽内的水深（m）；Ht—量水槽出口渠道水深（m）；Za—逆向 落差（m），由软件自动计算。
由于上游水头输入的是水深，流速水头由软件自动计算，此法不受渠道糙率 变化影响。
③仅用上游水头计算流量。这是一种特殊的计算方法，它可以仅在上游安装 一部水位仪进行水位及流量测算工作，使用比较简单方便。但是它只能用于糙率 比较稳定的渠道，糙率变化较大的渠道不适用。由于上游水头输入的是水深，所 以流速水头及槽内水深均由软件自动推算。
3.量水设施应用分析
3.1 概况
某县土地总面积 25624.02km2，属于典型的暖温带内陆性沙漠干旱气候，主 要特征是四季分明，夏季炎热，干燥少雨，春季升温快，秋季降温快，降水量稀 少，光照充足，无霜期长，昼夜温差大。
本次工程的量水设施选择根据因地制宜的原则，对于已防渗的斗渠，采用 增设水尺，利用水尺进行测流；对于未防渗的斗渠按照设计流量的大小，0.1～ 0.5m3/s 的渠道采用梯形量水堰进行测流；流量在 0.5～1m3/s 范围内的渠道采用 无喉段量水槽进行测流，流量大于 1.0m3/s 未防渗的斗渠，修建一定长度的规则 标准防渗渠道并设置水尺进行流量测定。
3.2 量水设施设计
3.2.1 梯形量水堰
梯形堰的上下游水尺分别安设在堰板上下游距离约 3～4 倍最大过堰水深 处。本次典型渠道最大过堰水深 41cm，因此上下游水尺分别安设在堰板上下游 距离约 1.0m 处。上游水尺也可安设在堰板上。
在使用梯形量水堰测水时，可根据上下游水位读数，从《灌区量水工作手 册》查得相应流量数值，或预先根据堰槛宽度利用公式计算出不同水位－流量关 系表，以供查用。
1）水流形态为自由流时（下游水面低于堰槛），公式如下：
式中：σn 为潜没系数；hn 为下游水面高出堰槛水深，m。在安装量水堰时，上下游渠底应加护砌，衔接段长度上下游均用 4～6 倍最大过堰水深，上游可根据土质情况适当减小，但最小衔接段长度不应小于 1m。本次典型设计上下游衔接段长度为 1.0m。
3.2.2 无喉段量水槽 无喉段量水槽的结构形式为水平槽底，矩形断面；上游进口段以 1∶3 折角
收缩，下游出口段以 1∶6 折角扩散，进口和出口的宽度相等；在上下游段各距喉 部为槽长的 2/9 和 5/9 的地方设置水尺，以观测上下游水位。
设计无喉段量水槽，主要是选择适当的喉道宽度 W 及槽长 L，并根据 W、L 值。根据定型尺寸，推算出其他尺寸。
典型渠道设计流量为 0.8m3/s，设计水深为 0.7m，渠道底宽 0.8m，边坡系 数 1∶1.5。
1）自由流形式。根据渠道断面，选用水槽尺寸为 W×L=0.6m×1.8m。由 L=1.8m 查《灌区量水工作手册》中相应表格数据，得 S =0.72，再在流量表中按 Q=0.8m3/s 自由流查得相应水深 H=0.71m，则下游水深 hH=0.72×0.71=0.39m。为了保证下 游通过设计流量，则槽底必须隆起 0.7 － 0.51=0.19m，则上游渠道水深为 0.71+0.19=0.9m。因此，水深壅高 0.9－0.7=0.2m，不能满足要求，所以自由流 不能用。
2）潜流形式。根据 W×L=0.6m×1.8m，查《灌区量水工作手册》中相应的流 量表。试用 H=0.73m，由 H－h =0.14m，得 h =0.73－0.14=0.59m，查得 Q=0.8m3/s，S=0.59/0.73=0.81=81%，指标满足要求。因此，水槽隆起 高度 d=0.7 － 0.59=0.11m。采用 W×L=0.6m×1.8m 的量水槽符合设计要求。
3）确定各部分尺寸。根据 W 和 H，由定型尺寸得出量水槽各部位详细尺寸，量水槽上游防护段长度 6m，下游防护段长度为 4.6m。
论文作者:刘晓艳
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/13
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