灌区量测水解决方案
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       由于农业灌溉渠道属于季节性运行,多数场合,为了防盗防破坏,现地设备需要随季节性使用安装和拆卸,同时,所采用设备应在维护时不需要专业知识,选用设备时应充分考虑使用现场的条件,如坡度、淤积、供电、信号、水位/流量关系曲线是否存在、运行习惯、机耕影响等因素。

     灌区量测水具体方式取决于灌区现场条件,具体采用水工建筑物量水或渠道量水视灌区具体情况不同对待。

        水工建筑物量水条件应符合量水规范的要求,水工建筑物量水分为手动闸门量测水和电动闸门量测水,用于水量调节、水量分配、水量计量。闸门通常在工作时不会淤积,因此适用于淤积渠道的水量计量。

急坡降高流速渠道不适合水工建筑物量水


(1)手动闸门量测水

    

       手动闸门量水监测方式多用于实现现地水量分配,采用手动闸门量水的场合一般为不具备渠道水位/流量关系曲线的平缓渠道。

       手动闸门量水监测方式,现地设备应满足:锂电池供电、无线传输、流态自动判断、现地流量计算、总水量计算、设备现地防护(无启闭机室防护)、季节性易拆装等特点。

       手动闸门量水监测方式根据其水质和流速条件,如是否淤积严重,闸前闸后是否流速过高,湍流严重,闸前闸后是否为涵洞,所采用的水位传感器及其安装方式也不尽相同。

       手动闸门量水监测系统利用闸门水位计和闸位传感器,对应量水规范的要求计量公式计算过闸流量,其中对应的计算公式所采用的参数安装时设定为经验数值,如果管理部门要求较高的计量精度,应该由第三方进行流量率定。


 

(2)电动闸门量测水

     

      电动闸门量水监测方式多用于较大渠道的水量调控、计量和水量分配,灌区电动闸门多为平板闸,形式多为:螺杆闸、卷扬闸和液压闸。

     电动闸门量水监测原理与手动闸门量水监测相同,其控制方式可分为:现地控制箱按钮控制、闸前手操器目视控制和远程控制。由于通讯网络的滞后性,尽可能避免远程控制,以防止设备意外损坏。

手操器目视控制方式是电动闸门控制的潮流趋势,操控人员无需进入启闭机室,手操器目视操作闸门运行,故障时立即停止以避免闸门损坏,管理人员操作时,实时显示闸门参数如:水位、闸位、流量、水量等,满足现地配水和计量要求,同时,全部数据通过网络上传到管理部门,实现现地安全调节,远程数据监控。



     

         渠道量水通常采用一体化遥测水位计,一体化遥测水位计根据其传感器性质分为适用性较好的接触式水位计如导压式、静压式和非接触式水位计如雷达式、超声波式。非接触式水位计最大的好处是监测范围宽、稳定、不必考虑渠道淤积,缺点是价格较高,而接触式遥测水位计的优点是适用性强,安装维护简便,采购、安装、维护成本低,配套有防盗水位安装测井,易维护性好,缺点是一般情况下,淤积渠道的清淤维护比较困难。

(1)主干渠道水位监测

              较宽阔的主干渠道,其量水监测方式主要采用高度稳定的一体化雷达遥测水位计,由一体化雷达遥测水位计监测并上传渠道水位,上位监测软件利用监测渠道的水位/流量曲线计算流量。如果灌区在北方,又需要冬灌水量计量,则只能采用渠道表面结冰后仍可监测的接触式遥测水位计,如果即要求冬灌,渠道淤积有比较严重时,可采用价格偏高的一体化气泡遥测水位计。           

            一体化雷达遥测水位计采用渠边杆架安装,可随灌区运行季节拆装,其优点是以电磁波作为检测传输介质,不受大气压力、湿度、风速影响,高度稳定,无需建设水位测井,价格较高。



(2)支、斗渠、末级渠道水位监测

           支、斗渠道量水监测设备,考虑到安装、维护、易拆装等特点,首选一体化超声波遥测水位计,由于渠道较窄,在计量渠道测点处建设测桥,测桥上安装结构非常简单的水位计护井,一体化超声波遥测水位计放水时安装,放水结束取回,非常方便,设备故障时更换备件也就需要几分钟,且无需专业知识,灌区工作人员简单培训都能进行维护,可确保测点设备始终处于运行状态,无长期故障之忧。一体化超声波遥测水位计由于采用高度稳定的进口传感器,价格相对较高。

          如果受到项目资金限制,建议采用价格低廉的一体化导压式遥测水位计,一体化导压式遥测水位计采用配套的防盗水位安装测井进行设备安装和防护,其主机外观为细长棒状,以适应较细的防盗测井,利用渠道水深造成的压强变化监测水位,因此,全部电气结构非常紧凑,被业内专家(量水规范作者之一)称之为革命性量水设备。不足之处则是不适于淤积渠道。

 

(3)高流速渠道水位监测

       高流速干支渠道量水,最典型的就是甘肃酒泉,祁连山融雪经长距离加速,流速达7米/秒。由于采用当地的卵石衬砌渠道,渠壁不平滑,导致高流速高湍流。高流速渠道一般较窄,且表面水花较大,不适合安装位置较高、波束夹角较大的雷达遥测水位计,一般采用一体化导压式遥测水位计,安装采用配套防盗水位测井,但是,由于高流速的负压作用,测井内的水位会比渠道内的实际水位要低,而且渠道内各水层流速随水深减小,所以测井内外的水位差会随渠道内实际水位的变化而变化,因此很难做到定值补偿,而且,测井内的水位会因为渠道内的湍流影响而不停的抖动,为达到测井内外的水位基本一致,且消除抖动影响,必须采用专用的稳水器,从而得到精确稳定的渠道水位监测值。

 

         在大田为水田的场合,田间节水并不是靠渠道计量减少灌溉水量,而是严格控制田间水层厚度,一般情况下,按照“浅、薄、湿、晒”的原则,田间水层的监测厚度为2公分到12公分,所用的水位传感器为高精度非接触式田间水层传感器,田间水层水位计根据田块标高不同,一般采用一块水田按一至五点监测水位布置,由于田间水层水位计布置密度大,应采用价格偏低的小量程、无远传、高精度超声波物联水位计,监测数据统一上传,从而降低维护和通讯费用。因为大田需要大面积机耕,所布置的测点应能移除,随季节反复拆装,测点处的田间水层水位计安装要求为:测点护井基础埋深大于机耕深度,测点护井可以移除,测点护井顶部应匹配有防盗井盖,护井内田间水层水位计的量程应满足水层厚度为2公分到12公分,为防淤积,田间水层水位计应该是高精度高稳定非接触型,召测监测模式,集中数据上传。