山西灌區量水解決方案
一、灌區量水背景
灌區量水是灌溉用水管理的基本條件,是促進節約用水的有效手段,以往的水費計量多采用按面積進行粗狂式預估,這對于節水灌溉是非常不合理的。近幾年來,灌區改革迫切需要完善灌溉用水計量系統。
灌區量水是實行計劃用水,按方計征水費,促進節約用水和提高灌區管理水平的一項重要工作。灌區量水有以下幾方面的作用:
1、可以較準確地按照用水計劃,調節、控制各級渠道的分水流量,促進節約用水;
2、根據量水結果資料,可以分析計算各級渠道的輸水能力和輸水損失,統計計算各地段的用水量和各種作物的灌水定額,進而提供渠系水喝田間水的利用率,為計劃用水提供必要的數據,同時也為新建、擴建或改建灌區提供規劃設計的基本資料。
3、為按水計量征稅費和經濟用水管理提供較可靠的依據。
山西灌區量水解決方案
二、灌區渠道的常用測流方法
1、水工建筑物法
水工建筑物測流方法,是利用河、渠、湖、庫上已有的堰閘、涵洞、抽水站、水電站等水工泄水建筑物,通過實測水頭(水頭差)、閘門開啟高度等水力因素,經率定分析或利用經驗公式確定流量系數或效率系數,用水力學公式計算流量的一種測流方法。
優點:
(1)簡便易行、經濟實惠;
(2)可減少因灌溉系統設置量水設施產生的水頭損失;
(3)能取得完整的連續資料;
(4)只要邊界條件不變,水工建筑物的水位流量關系是固定不變的,而且是單一關系。
缺點:
(1)水工建筑物的流量系數需通過人工測量來確定,測量精度不太高;
(2)現有的水工建筑物有的經多年運行老化、破損嚴重,不能符合利用建筑物量水的條件。
2、槽堰測流法
測流堰槽一般是由行近渠槽、量水建筑物和下游段三部分組成,通過量水建筑物主體段過水斷面的科學收縮,使得上、下游形成一定的落差水頭,即可用公式、表格或關系曲線,得到較為穩定的水位與流量關系。
測流堰槽一般在沒有水工建筑物或現有水工建筑物不能用以量水時,或是要求的量水精度超過水工建筑物量水能達到的精度時,可采用。
優點:
(1)簡便易行、經濟實惠;
(2)原理簡單,使用較方便;
缺點:
(1)需要設置進行土建,施工成本較高;
(2)通常采用超聲波水位計測量水位換算流量,測量精度不高;
(3)對水體有阻礙作用。
3、多普勒超聲波流量計(速度面積法)
4、雷達流速儀(速度面積法)
雷達式測流產品,采用多普勒雷達測速原理,對水流的表面流速進行探測,微波雷達不受溫度梯度、壓力、空氣密度、風或其他氣象環境條件的影響,可全天候全天時穩定工作。同時,雷達可以設置不同發射頻率,在多點近距離探測時,可有效地避免相鄰產品的雷達波束互擾影響。另外,監測系統或單位可根據探測獲得的速度值(多點測量),加之河道斷面幾何形狀信息等,對天然河流/城市河流、渠/涵/管道剖面水流量進行測定。
雷達流速儀需要配合雷達水位計或者超聲波水位計使用,雷達流速儀的測量原理也是基于多普勒效應的,其采用高頻的雷達波發射到渠道水體表面,由于多普勒效應,接收到的雷達波的頻率會發生改變,這個頻差正比于流速的速度。再利用雷達水位計或者超聲波水位計換算出過流面積,即可得到流量。
雷達流速儀的原理和多普勒超聲波流量計的測速原理基本相同,但是由于它是測量水體表面的流速,實際使用的過程中會受到風浪的影響,并且需要進行人工校核。
優點:
(1)采用非接觸的雷達波測速,適合安裝在環境比較惡劣,對測流精度要求較低的場合。
(2)安裝簡便,只需要將設備正對水流方向即可。
缺點:
(1)設備需要配套水位計和控制器使用成本較高。
(2)由于采用高頻GHz級的雷達波其起始速度較高,一般為0.10m/s的水流才能測量。
(3)測流的精度不高,會受到水面的波動影響,有可能出現下面沒有水流動但是會測量出水流來。