无喉道量水槽在灌区渠道流量智能监测系统中的应用研究

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随着社会经济的快速发展,水资源供需矛盾日益突出。在我国水资源紧缺的环境下,作为占总用水量70%以上的农业灌溉用水管理落后、浪费严重,相当一部分水量由于人们节水意识弱而白白流失。科学进行用水规划,合理进行用水调度,精确进行测水量水,充分发挥灌溉用水量的节水潜力,正日益受到全社会的高度重视。灌区测水量水是加强灌溉管理、强化节约用水的基础工作。加大科技投入研发新技术和新设备进行节水、创新灌溉管理体制从管理机构和管理模式方面进行节水,是推动灌区节水的两个重要措施。灌区用水计量作为灌溉节约用水的基础,其测量结果的准确性将直接关系到节水措施能否落到实处。目前我国明渠测流技术、方法及设备有很多种,许多测流方法特别是新型的测流方法设施未能在灌区大量使用,无法在实际应用中发现问题并进行改进。对某一种测流方法或设备进行细致的研究,并投入到实际运行中来跟踪其实用性、稳定性、准确性等性能指标,是优化改进已有量水方法、完善灌区测水量水技术应当进行的研究。同时,无论采用何种方法进行测量,最终需要读取水位或流速数据。然而,灌区渠道众多、测量点分散,人工读取数据费时费力且每日读取次数有限,有限的数据不能够反应灌区频繁变化的流量情况。况且人工统计后续处理繁琐,计算过程受人为因素影响,结果可靠性较低,不能够及时应用到灌区配水调水工作中。随着计算机技术的大规模发展,借助电子传感器与网络技术对灌区流量数据的采集、记录与处理,可大大节省人力,并具有实时、可靠等优点。本文从经济实用、安装简单、使用方便、稳定可靠等方面考虑,选择了量水槽中的无喉道量水槽作为研究对象,进行了以下几个方面的研究。1、对无喉道量水槽的结构形式、量水水力学原理、流量计算方法、设计施工等进行了详细介绍。对无喉道量水槽测量精度控制主要做了两方面的工作,一是根据原有渠道的设计流量、渠宽、坡降等参数进行无喉道量水槽水力计算分析,仔细设计计算出无喉道量水槽的外形几何数据并绘出施工图纸;二是严格按照图纸和技术要求施工,确保建造后的量水槽尺寸与图纸一致、糙率均匀、坚固耐用等;将水位传感器放置测流井内,以消除水面波动对水位的影响。2、运用先进的监测通信设备和软件技术结合无喉道量水槽技术,对灌区自动化测水量水进了系统研究,对实时遥测所需要的水位传感器、通信设备、工控机和组态软件等进行了阐述;结合当前山东省大范围内进行的小农水重点县建设项目进了实际应用,设计并建成了基于无喉道量水槽的智能流量遥测系统,对系统量水准确性和系统稳定性进行了研究,取得了一些经验和效果。3、对无喉道量水槽测流进行对比试验,测量精度率定首先是对所测水位进行多种方法校对,确保所测水位准确无误,确保不出现数据异常和系统错误;其次采用超声波流量计和流速仪进行测流比对,以分析校对所测流量值的大小予以修正。通过以上研究得出以下主要结论:1、对于干渠因坡降小流量大,建设无喉道量水槽后渠道雍水过大,过流条件较恶劣,不宜采用无喉道量水槽测流;对于斗农渠因坡度较陡流量较小,渠首水头富足且渠道设计超高较大,因此适于使用无喉道量水槽进行测流,且测流效果较好。2、通过无喉道量水槽与便携式超声波流量计和流速仪测流的对比试验,以及对实验结果的相关性分析表明无喉道量水槽测流精度较高,满足斗农渠测流要求。3、本智能流量监测系统不但具有足够的量水精度,而且克服了人工测流劳动强度大、测量精度低、不能实时监测连续记录、资料统计计算复杂等诸多局限,在实际应用中具有很好的实用性。系统自建成投入使用后,灌区用水管理部门做到了实时精确的测水量水、科学高效的输水引水、合理迅捷的水量调配,系统的建成真正意义上实现了灌溉用水的按方收费和计划用水,推动了节水农业的发展。量水设施和智能流量监测系统的安装,校核与检验了灌溉渠道的实际输水能力、渠道输水损失,精确地测量了各渠道、各用水户的用水量,为灌区管理者提供了科学直观的一手资料。科学合理的水费征收增强了用水户的节水意识,使灌区灌溉保证率得到了提高,水资源浪费情况得到了控制,充分体现灌区信息化为灌溉管理、节水用水等方面带来的效能。本套基于无喉道量水槽的智能流量监测系统,对于示范引领灌区测水量水、强化节水意识、推动灌区定额灌溉按方收费,促进灌区灌溉节水事业的发展,有较大的积极意义。
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