明渠自动量水系统的研究与应用

【摘要】：我国是一个农业大国,农业用水占水资源总量的73%,而水资源却十分紧缺,紧缺的水资源已成为我国农业发展最大的制约因素。因此,有效的节水措施及行为对于水资源可持续利用具有重要的意义。灌区作为粮棉生产的重要基地,是实现节水目标的重点区域。目前,我国农田灌溉用水制度还不健全,缺乏有效的计划用水管理机制。因此,实现灌区用水的科学调配,适时满足农田作物的生长发育需水,采用测量精度高、价格低廉、性能稳定、与灌区类型相配套的明渠流量测量系统,是灌区用水有效管理的发展趋势。 本文根据灌区量水在实际应用中的发展,研究了一种用于多种断面型式的明渠渠道自动量水系统。该自动测水系统由数据采集子系统、信息传输与网络子系统和监控中心数据处理子系统组成。它采用多点采集,集中统计分析的方式,在监测渠道上安装自动测水监测系统对渠道水量实时采集和计量,通过GPRS无线网络传输系统把采集到的数据传回总控室,总控室数据接收处理子系统能够真实可靠地提供灌区各监测渠道的用水量等信息。灌区管理者还可根据明渠渠道的不同断面型式(矩形、梯形、圆形及U形),在人机对话接口中进行渠道断面参数的设置,从而更精确的进行水量量测工作。 在该系统的实际应用中,本文以文峪河东干四支渠首和东干渠首为研究地点,在同一过水断面采用该套装置与旋浆式流速仪作对比,进行同步测量。然后用数理统计中的线性回归模型对两者的十二次测流数据进行分析,并进行相关性检验。结果表明此套量水系统与旋浆式流速仪测流数据的相关系数均大于α=0.001的临界值0.8233,说明文峪河自动量水系统和流速仪两种方法测流的数据呈显著正相关。由四测次估计回归方程的直线斜率(0.907～0.957)可以看出,测流数据的估计回归直线方程均接近于理论直线的斜率1,表明文峪河自动量水系统与流速仪所测结果具有相近、一致性。并且该自动测流装置安装简便,可实现对渠道水位与渠道流量的实时监测。因此,对于中小流量的灌区,只要灌区渠道中的一段满足渠线平直、底坡一致、横断面尺寸沿线不变,便可以采用此套系统进行准确量水。