江東灌區(qū)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中渠系流量系數(shù)率定

聶龍濤，李世琴，姜 波

(1. 齊齊哈爾市江東灌澇區(qū)工程管理處，黑龍江 齊齊哈爾161005;2. 北京水利科學(xué)研究院，北京100044)

1 進(jìn)行流量系數(shù)率定工作的必要性

江東灌區(qū)自動(dòng)水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)立1個(gè)中心站，6個(gè)干渠節(jié)制閘水位雨量遙測(cè)站，9個(gè)支渠水位遙測(cè)站，2個(gè)田間水位遙測(cè)站，1個(gè)田間氣象站。經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)際運(yùn)行，對(duì)渠系流量進(jìn)行了實(shí)際測(cè)流，并通過(guò)流量計(jì)算對(duì)渠系流量系數(shù)進(jìn)行了修正。

江東灌區(qū)六干渠渠系的水工建筑物雖然具備量水條件，但流量系數(shù)的大小與建筑物類(lèi)型、結(jié)構(gòu)型式、進(jìn)水口翼墻型式和水流形態(tài)等有關(guān)，當(dāng)流量公式選定后，流量的準(zhǔn)確程度又表現(xiàn)在流量系數(shù)的精度上。根據(jù)多年來(lái)國(guó)內(nèi)各灌區(qū)使用證明，盡管建筑物類(lèi)型和進(jìn)水口翼墻型式與理論上試驗(yàn)的條件相同，但流量系數(shù)也由于建筑材料不同、施工技術(shù)好壞而有所不同。另外，流量的大小也影響流量系數(shù)，往往隨著流量減小而流量系數(shù)也減小。因此，渠系需要在常用流量范圍內(nèi)，進(jìn)行流量系數(shù)的率定工作。

2 流量系數(shù)率定方法與結(jié)果分析

采用水利部科技推廣中心北京新禹萬(wàn)融科技有限公司的澳大利亞生產(chǎn)的斯服多功能流量計(jì)，對(duì)六干渠渠系有關(guān)斷面進(jìn)行了測(cè)量，斷面部位包括渠首閘下游、各節(jié)制閘上下游及各支渠進(jìn)水閘下游共16個(gè)斷面( 支渠下游未形成渠道斷面的設(shè)在內(nèi)) 。觀(guān)測(cè)采用1/2、1/3 及2/3 渠底寬定位測(cè)量方法。實(shí)測(cè)的渠道水深與流速及計(jì)算的流量見(jiàn)表1。在已知的流量Q、閘堰寬b、上游水深H、下游水深h 及閘門(mén)開(kāi)度e 等參數(shù)情況下，進(jìn)行流態(tài)判別后，采用相應(yīng)的流量計(jì)算公式反算出流量系數(shù)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，對(duì)江東灌區(qū)自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的有關(guān)流量系數(shù)進(jìn)行了修改。

表1 江東灌區(qū)渠系用斯服流量計(jì)量測(cè)的水深與流速及流量

表2 江東灌區(qū)各涵閘量水建筑物實(shí)測(cè)流量系數(shù)表

由表2 的結(jié)果可知，渠首的流量系數(shù)0.652 與原經(jīng)驗(yàn)值0.64 差不多，因?yàn)榍子芍幸汕?，引水閘前后無(wú)甚干擾，渠首閘建筑又比較規(guī)范，所以出入不大。由于節(jié)制閘上游有支渠引入口，其上游水深干擾較大，因而引起其流量系數(shù)的變化，尤其是1 號(hào)節(jié)制閘與2 號(hào)節(jié)制閘淹沒(méi)流態(tài)時(shí)的流量系數(shù)分別為0.9627 與0.8528，更為特殊的是扎龍節(jié)制閘，由于其閘后經(jīng)消力池、渡槽、消力池，再銜接下游渠道，路徑收縮與擴(kuò)散，甚為復(fù)雜，閘上游斷面的流速比下游的大，因此，應(yīng)該考慮行進(jìn)流速水頭，但系統(tǒng)程序中未設(shè)置這一步，以致于出現(xiàn)流量系數(shù)＞1 的不合理的現(xiàn)象，若上游水深乘以1.039 的動(dòng)力系數(shù)后，即能得到0.852 的流量系數(shù)。

測(cè)流是在江東六干渠通常運(yùn)行方式下進(jìn)行的，相應(yīng)算得的流量系數(shù)適合于這種運(yùn)行情況。倘若，運(yùn)行方式改變較大，那么，其流量系數(shù)也隨之改變。流量系數(shù)是水情自動(dòng)測(cè)報(bào)計(jì)算流量的前提保證，直接關(guān)系到系統(tǒng)流量計(jì)算的準(zhǔn)確程度，以及人們對(duì)整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的認(rèn)可程度。因此，在灌區(qū)管理中建立一套經(jīng)常測(cè)流的制度，以便積累本渠系的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，從而提高檢測(cè)的精度。各取水口準(zhǔn)確的水量計(jì)量是灌區(qū)合理調(diào)度灌溉用水量、正確執(zhí)行用水計(jì)劃、加強(qiáng)用水管理的前提，也是衡量灌區(qū)灌溉管理水平和自動(dòng)化程度的重要保證。因此，渠系需要在常用流量范圍內(nèi)，進(jìn)行流量系數(shù)的率定工作。

［1］張子英. 灌區(qū)建筑物量水手冊(cè)［S］. 北京: 北京科學(xué)技術(shù)出版，2002.

［2］蔡勇，周明耀. 灌區(qū)量水實(shí)用技術(shù)指南［M］. 北京:中國(guó)水利水電出版社，2001.

［3］國(guó)家節(jié)水灌溉北京工程技術(shù)研究中心，中國(guó)水利學(xué)會(huì)水利測(cè)量技術(shù)研究會(huì)灌區(qū)量測(cè)技術(shù)學(xué)組. 灌區(qū)量配水設(shè)備試驗(yàn)研究［M］. 北京:中國(guó)水利水電出版社，2001.