1、加强灌区量水工作 提高量水技术水平郭宗信(河北省石津灌区管理局)灌区测流量水工作在用水管理中对计划用水起着重要作用。测流量水是灌区科学管理,合理调度灌溉水源的重要措施,是实行计划用水的必要手段,也是应用经济规律管理灌区和制定水费政策的基础。石津灌区自七十年代初以来,为满足灌溉管理的要求,加强了量水技术工作,建立健全了测流站网,制定了测流量水技术规章和制度,引进先进技术和设备,提出了“准、精、简”的灌区量水原则,在提高测流精度、简化测流方法等方面开展了一系列工作。一、合理设置测站,加强测站管理灌区测流站网自总干渠首至斗渠口逐级布设,构成了灌区的三级测站体系。其中一级测站 11 处, 共 22 个
2、测流断面,分布在总干渠或干渠的各配水枢纽,负责各干渠的水量调度与平衡。二级测站 28 处,共 36 个测流断面,主要分布在干渠、分干渠上,负责管理所(站)内部各支渠会间的水量调度与平衡。三级测站设在支、斗渠口,共 2249 处,负责向支、斗渠配水,并为按水量征费提供依据。灌区对测站实行统一管理与分级管理相结合的制度。管理局负责全灌区的测站统一管理工作,并直接负责一级测站的技术管理。二级测站和三级测站根据行政隶属关系,由管理所(站)和支渠会实行分级管理。测站人员实行岗位定员制度, 一级测站配备管理工 2 名,二级测站配备管理工 1-2 名, 三级测站由支渠会委员负责,根据工作量大小,实行一人一站
3、或一人多站的管理办法。测站人员保持相对稳定,不允许频繁调动。二、开展业务培训,提高人员素质八十年代初以来,灌区自编教材,每年举办一、二期业务培训班,对全灌区各测站的业务骨干进行轮训,十年来共培训测流人员 300 余人次。针对近年来职工队伍的新老交替,新职工业务生疏、素质偏低的情况,自 1991 年开始,灌区制定并实施了“测流量水业务培训三年计划” 。采用统一与分散相结合的培训方式,在三年内分期分批分层次地进行了测流人员业务培训工作。通过培训,使测流人员的政治素质和业务素质都得到提高。在思想上,树立以渠为家的思想,热爱水利工作,正确贯彻执行上级有关方针政策和规定,做到遵纪守法,不谋私利,文明管水
4、,科学配水。在业务上,学习并掌握有关技术规章规范,掌握灌区量水技术,对于常用的流速仪测流法、浮标测流法、建筑物量水方法等,每个测流人员都能做到熟练操作。并掌握了量水仪器设备的使用方法和维修保养。在进行业务培训的同时,灌区定期开展评选测流量水工作先进活动,鼓励职工搞小革新、小创造。通过评选先进单位、先进个人,激发测流人员的工作积极性,提高测流量水技术水平。三、建立规章制度,制定技术规范为满足灌溉管理要求,做到渠道水量“稳、准、清” ,灌区在建立测流站网的同时制定并完善了流量观测的规章制度和技术规范。在规章制度方面,制定了测站管理与人员配备制度 、 管闸测流人员工作细则 、 测流人员岗位职责等,对
5、测流准备、闸门运用、流量观测、资料整编等工作做了具体规定和要求,建立了测站人员岗位责任制;在技术规范方面,根据灌区量水的特点,制定了适于灌溉渠系量水的“流速仪测流操作规程” 、“浮标测流操作规程” 、 “水工建筑物量水及其率定方法” 、 “标准断面水位流量关系率定方法”等技术规则。鉴于目前国内在灌区量水精度要求方面尚无统一规范,我们在灌区多年的测流资料整编数据的基础上,制定了适于灌溉渠系中不同测验方法的内控精度指标和误差检验标准,以控制灌区量水的精度(见表 1、表 2) 。表 1 流速仪测流误差界限表累积频率95% 以上误 差 的累积频率 75% 以上的误 差系统误差表 2 量水建筑物及标准断
6、面水位流量关系率定误差界限表 四、引进先进设备,应用高新技术 本着“准、精、简”的量水原则,灌区各级测站因地制宜地采用了不同的测流方法和设备。常用的测流方法有:流速仪测流法、水工建筑物量水法、浮标测流法、特设量水设备法、水位流量关系曲线法等。为了准确掌握渠道流量变化,充分发挥水资源效益,我灌区注重了解国内量水技术发展动态,掌握信息,引进先进技术设备。目前,灌区内一、二级测站安装 SW-40 型自记水位计 14 台,DS-3 型电传水位计 15 台。1990 年,灌区与北京水利自动化研究所共同开发研制了 “灌区水文自动遥测系统” 。该系统应用微机技术,控制灌区各主要测站的水情及通讯,建设规模为一
7、个中心站、一个中继站、十五个遥测站。中心站配置微机系统,自动采集各遥测站的水位、闸门开启高度及孔数,可根据数学模型推算流量。具有自动显示、打印、存储、制表和资料整编功能,并实现中心站与遥测站之间的选呼通话。该系统分两期完成,已投入运行的一期工程包括中心站和总干渠首黄壁庄遥测站、总干渠一支遥测站,实现了中心站对遥测站的水位流量的召测、巡测、数据自动显示与打印以及通话选呼。灌区水文自动遥测系统的开发,为灌区合理调度水资源提供了有力的管理手段,标志着我灌区的灌溉管理工作向自动化、现代化建设迈进了一步。五、开展试验研究,推广技术成果为促进灌区量水技术的发展,提高量水精度,我们在量水技术、提高精度方面开
8、展了项目研究,并将试验成果应用于生产实践,取得了一定的成效。(一) 、提高流速仪测流精度的试验与应用流速仪测是灌区量水的基本方法, 其测验成果对灌区量水精度有根本的影响。 流速仪测流采用流速面积法测算流量, 其测验误差来源主要有以下几方面:a、水面宽度的测量误差;b、水深的测量误差;c、 测点流速误差,它取决于仪器设备精度和操作技术及流速在时间和空间上的不规则变化;d、 应用流速面积法本身存在的误差,主要是与垂线数目、测点数目以及岸边流速系数 的取值有关。为了提高测流精度,除了在水深、水面宽测量等环节上规范化操作外,我们对不同渠道断面的 取值进行了实测试验研究。岸边流速系数 的大小与渠道的断面
9、形状、渠岸糙率、水流形态及水边宽度等有关,水文测验中一般采用经验系数。经实测验证,在灌溉渠系中因 取值不当,可引起流量测算产生较大的系统误差。因此,必须根据测流断面的具体情况寻求最佳 值。即用加密测线的方法,实测率定各级水位的 值,积累足够的资料后,区别不同灌溉季节和不同水位级别进行分析,用格拉布斯(Grubbs)法则检验资料,剔除异常数据后,取均值,即为最佳 值,在测流时采用。近年来,我灌区大部分测站均已率定出了适于不同灌溉季节的最佳 值,经应用验证,可提高测流精度 23% 。(二) 、提高建筑物量水精度的试验与应用利用水工建筑物量水是一种简单经济的量水方法。其量水精度的关键是流量系数。19
10、85 年在全国灌区量水技术交流会上,有关专家曾明确指出:灌区量水精度不高的主要原因之一,就是对量水建筑物缺乏率定。为了提高建筑物量水精度,我们对灌区的所有量水建筑物进行了率定,并根据不同情况,提出了“流量系数曲线法” 、 “分级处理法” 、 “流量公式逐步图解法”等分析方法。1、流量系数曲线法实测资料表明,渠系量水建筑物的流量系数并非单一常量,而是随上、下游水位、闸门开启高度等因素变化而变化的变量,不同流态的流量系数有不同的相关因素。流量系数曲线法就是根据实测资料,用回归分析法分析出流量系数与相关因素的关系, 建立流量系数相关因素关系曲线, 经误差回检符合精度要求后,用于推流。2、分级处理法灌
11、溉渠系中由于用水计划的要求,某些堰闸的过水流量总保持在一个或几个水位级,不易获得全水位的率定资料。这种情况,宜采用流量系数分级处理法。即,将同一水位的流量系数的率定数据通过 Grubbs 法则检验后,取有效数据的算术平均值,作为相应水位级的流量系数率定值,用于推流。目前我灌区已有 14 座堰闸采用流量系数曲线法或分级处理法率定出了较稳定的流量系数或系数曲线, 应用效果较好。 同有关量水手册中给定的流量系数相比,推流精度提高 0.826.7% 。3、堰闸流量公式的逐步图解法率定资料中,有些堰闸(尤其是枢纽工程)的水力因素关系紊乱,推求出的流量系数与相关因素的关系毫无规律,回归分析结果几乎为零相关。对于这种堰闸,我们采用了逐步图解法求解流量公式。逐步图解法是以水力学流量公式为基础,从统计学观点出发,依据逐步回归分析方法的思路,对各水力因素综合考虑,逐步消除公式中各自变量(上、下游水位、提闸高度等)对因变量(流量)的影响,建立新的流量公式。1984 年用逐步图解法分析出了总干渠子城节制闸等几个主要测站的堰闸流量公式,经几年来的应用检验表明,推流精度较高,流量误差在2% 以内。