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    灌區量測水解決方案

    灌區量測水具體方式取決于灌區現場條件,具體采用水工建筑物量水或渠道量水視灌區具體情況不同對待


           由于農業灌溉渠道屬于季節性運行,多數場合,為了防盜防破壞,現地設備需要隨季節性使用安裝和拆卸,同時,所采用設備應在維護時不需要專業知識,選用設備時應充分考慮使用現場的條件,如坡度、淤積、供電、信號、水位/流量關系曲線是否存在、運行習慣、機耕影響等因素。

         灌區量測水具體方式取決于灌區現場條件,具體采用水工建筑物量水或渠道量水視灌區具體情況不同對待。

            水工建筑物量水條件應符合量水規范的要求,水工建筑物量水分為手動閘門量測水和電動閘門量測水,用于水量調節、水量分配、水量計量。閘門通常在工作時不會淤積,因此適用于淤積渠道的水量計量。

    急坡降高流速渠道不適合水工建筑物量水


    (1)手動閘門量測水

        

           手動閘門量水監測方式多用于實現現地水量分配,采用手動閘門量水的場合一般為不具備渠道水位/流量關系曲線的平緩渠道。

           手動閘門量水監測方式,現地設備應滿足:鋰電池供電、無線傳輸、流態自動判斷、現地流量計算、總水量計算、設備現地防護(無啟閉機室防護)、季節性易拆裝等特點。

           手動閘門量水監測方式根據其水質和流速條件,如是否淤積嚴重,閘前閘后是否流速過高,湍流嚴重,閘前閘后是否為涵洞,所采用的水位傳感器及其安裝方式也不盡相同。

           手動閘門量水監測系統利用閘門水位計和閘位傳感器,對應量水規范的要求計量公式計算過閘流量,其中對應的計算公式所采用的參數安裝時設定為經驗數值,如果管理部門要求較高的計量精度,應該由第三方進行流量率定。


     

    (2)電動閘門量測水

         

          電動閘門量水監測方式多用于較大渠道的水量調控、計量和水量分配,灌區電動閘門多為平板閘,形式多為:螺桿閘、卷揚閘和液壓閘。

         電動閘門量水監測原理與手動閘門量水監測相同,其控制方式可分為:現地控制箱按鈕控制、閘前手操器目視控制和遠程控制。由于通訊網絡的滯后性,盡可能避免遠程控制,以防止設備意外損壞。

    手操器目視控制方式是電動閘門控制的潮流趨勢,操控人員無需進入啟閉機室,手操器目視操作閘門運行,故障時立即停止以避免閘門損壞,管理人員操作時,實時顯示閘門參數如:水位、閘位、流量、水量等,滿足現地配水和計量要求,同時,全部數據通過網絡上傳到管理部門,實現現地安全調節,遠程數據監控。



         

             渠道量水通常采用一體化遙測水位計,一體化遙測水位計根據其傳感器性質分為適用性較好的接觸式水位計如導壓式、靜壓式和非接觸式水位計如雷達式、超聲波式。非接觸式水位計最大的好處是監測范圍寬、穩定、不必考慮渠道淤積,缺點是價格較高,而接觸式遙測水位計的優點是適用性強,安裝維護簡便,采購、安裝、維護成本低,配套有防盜水位安裝測井,易維護性好,缺點是一般情況下,淤積渠道的清淤維護比較困難。

    (1)主干渠道水位監測

                  較寬闊的主干渠道,其量水監測方式主要采用高度穩定的一體化雷達遙測水位計,由一體化雷達遙測水位計監測并上傳渠道水位,上位監測軟件利用監測渠道的水位/流量曲線計算流量。如果灌區在北方,又需要冬灌水量計量,則只能采用渠道表面結冰后仍可監測的接觸式遙測水位計,如果即要求冬灌,渠道淤積有比較嚴重時,可采用價格偏高的一體化氣泡遙測水位計。           

                一體化雷達遙測水位計采用渠邊桿架安裝,可隨灌區運行季節拆裝,其優點是以電磁波作為檢測傳輸介質,不受大氣壓力、濕度、風速影響,高度穩定,無需建設水位測井,價格較高。



    (2)支、斗渠、末級渠道水位監測

               支、斗渠道量水監測設備,考慮到安裝、維護、易拆裝等特點,首選一體化超聲波遙測水位計,由于渠道較窄,在計量渠道測點處建設測橋,測橋上安裝結構非常簡單的水位計護井,一體化超聲波遙測水位計放水時安裝,放水結束取回,非常方便,設備故障時更換備件也就需要幾分鐘,且無需專業知識,灌區工作人員簡單培訓都能進行維護,可確保測點設備始終處于運行狀態,無長期故障之憂。一體化超聲波遙測水位計由于采用高度穩定的進口傳感器,價格相對較高。

              如果受到項目資金限制,建議采用價格低廉的一體化導壓式遙測水位計,一體化導壓式遙測水位計采用配套的防盜水位安裝測井進行設備安裝和防護,其主機外觀為細長棒狀,以適應較細的防盜測井,利用渠道水深造成的壓強變化監測水位,因此,全部電氣結構非常緊湊,被業內專家(量水規范作者之一)稱之為革命性量水設備。不足之處則是不適于淤積渠道。

     

    (3)高流速渠道水位監測

           高流速干支渠道量水,最典型的就是甘肅酒泉,祁連山融雪經長距離加速,流速達7米/秒。由于采用當地的卵石襯砌渠道,渠壁不平滑,導致高流速高湍流。高流速渠道一般較窄,且表面水花較大,不適合安裝位置較高、波束夾角較大的雷達遙測水位計,一般采用一體化導壓式遙測水位計,安裝采用配套防盜水位測井,但是,由于高流速的負壓作用,測井內的水位會比渠道內的實際水位要低,而且渠道內各水層流速隨水深減小,所以測井內外的水位差會隨渠道內實際水位的變化而變化,因此很難做到定值補償,而且,測井內的水位會因為渠道內的湍流影響而不停的抖動,為達到測井內外的水位基本一致,且消除抖動影響,必須采用專用的穩水器,從而得到精確穩定的渠道水位監測值。

     

             在大田為水田的場合,田間節水并不是靠渠道計量減少灌溉水量,而是嚴格控制田間水層厚度,一般情況下,按照“淺、薄、濕、曬”的原則,田間水層的監測厚度為2公分到12公分,所用的水位傳感器為高精度非接觸式田間水層傳感器,田間水層水位計根據田塊標高不同,一般采用一塊水田按一至五點監測水位布置,由于田間水層水位計布置密度大,應采用價格偏低的小量程、無遠傳、高精度超聲波物聯水位計,監測數據統一上傳,從而降低維護和通訊費用。因為大田需要大面積機耕,所布置的測點應能移除,隨季節反復拆裝,測點處的田間水層水位計安裝要求為:測點護井基礎埋深大于機耕深度,測點護井可以移除,測點護井頂部應匹配有防盜井蓋,護井內田間水層水位計的量程應滿足水層厚度為2公分到12公分,為防淤積,田間水層水位計應該是高精度高穩定非接觸型,召測監測模式,集中數據上傳。




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