劉志強 李莎莎 陳崇德

摘 要：本文以漳河水庫灌區(qū)量測水發(fā)展趨勢為依據(jù)，對灌區(qū)渠系與建筑物工程特點、量測水站的設(shè)置分類、量測水現(xiàn)狀、量測水的地位和作用等進(jìn)行了闡述，并分析了存在的主要問題，針對問題提出了具體意見。

關(guān)鍵詞：漳河水庫灌區(qū);水量測量;建設(shè)實踐

中圖分類號：S274文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）07-0051-03

Development Trend of Measuring Water in Zhanghe Reservoir Irrigation Area

LIU Zhiqiang LI Shasha CHEN Chongde

（Hubei Zhanghe Project Administration Bureau，Jingmen Hubei 448456）

Abstract： Based on the development trend of water measurement in Zhanghe Reservoir irrigation area， this paper expounded the engineering characteristics of canal system and buildings， the setting and classification of water measurement stations， the current situation of water measurement， the status and role of water measurement， analyzed the main existing problems， and put forward specific suggestions for the problems.

Keywords： Zhanghe Reservoir irrigation area;water quantity measurement;construction practice

1 漳河水庫灌區(qū)概述

漳河水庫灌區(qū)位于湖北省江漢平原西部，地跨工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)比較發(fā)達(dá)的荊門、荊州、宜昌三市，自然面積5 543.93 km2。漳河灌區(qū)設(shè)計灌溉面積1 740 km2，渠道分為總干、干、支干、分干、支、分、斗、農(nóng)和毛渠等九級，共13 990條，總長7 167.56 km。渠系上建有渡槽、隧洞及各類水閘等大小建筑物17 547座。另外，灌區(qū)內(nèi)建有中、小型水庫314座，塘堰81 595口，30 kW以上的電灌站432處，初步形成了以漳河水庫為骨干，中、小型水利設(shè)施為基礎(chǔ)，電灌站作為補充的大、中、小、微相結(jié)合，蓄、引、提、排互相配合的水利灌溉網(wǎng)。

漳河水庫灌區(qū)于1966年4月基本建成投入運用，并全面發(fā)揮效益。據(jù)統(tǒng)計，漳河水庫多年平均向灌區(qū)灌溉供水3.14×108 m3，灌區(qū)內(nèi)已建成穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、旱澇保收面積1 490 km2;糧食、棉花、油料產(chǎn)量比開灌前分別增加了3.04、1.42與14.78倍。

2 漳河水庫灌區(qū)量測水現(xiàn)狀

2.1 灌區(qū)渠系與建筑物工程特點

2.1.1 渠系布置。灌區(qū)渠系的主要布置原則是：以規(guī)劃設(shè)計為依據(jù)，最大限度地做到灌溉田地多，節(jié)省投資、勞力、材料，減少水資源浪費，并在經(jīng)濟、安全、可靠的前提下，與灌區(qū)內(nèi)其他水利設(shè)施聯(lián)合起來，構(gòu)成一個完整、運用靈活的大、中、小、微與蓄、引、提、排互相配合的灌溉系統(tǒng)，提高水利設(shè)施的灌溉保證率。

漳河水庫灌區(qū)是跨流域引水的灌溉工程，灌區(qū)內(nèi)需要將水引過長江一級支流沮漳河與漢江、沮漳河與新埠河的分水嶺，因此，選擇渠首樞紐布置形式布置引水樞紐。由于灌區(qū)內(nèi)灌溉面積大，崗嶺和溝溪將灌區(qū)分割為無數(shù)個區(qū)間，但是崗嶺長短各異，溝溪分割的地塊大小不一，因而，渠道中并非是逐級取水，越級取水較多，使渠系組合較為復(fù)雜。再加上輸水渠多為嶺脊線，可以從兩面控制所要灌溉的土地，因而，灌區(qū)內(nèi)主要灌水方式為自流灌溉。灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)有總干渠1條、干渠5條、支干渠2條、分干渠15條、支渠33條，流量在1～120 m3/s，由管理單位直接管理。

2.1.2 渠系建筑物。灌區(qū)的渠系建筑物分布眾多，僅支渠以上各類渠系建筑物就有6 860座。

2.2 灌區(qū)量測水站的設(shè)置分類

根據(jù)灌溉管理的需要以及工程狀況，全面規(guī)劃，統(tǒng)一布置量測水站。量測水站按位置和作用的不同，可分為基本測站和輔助測站兩類。

基本測站是保證灌溉工作正常進(jìn)行的測站，根據(jù)職能可分為水源測站和渠首測站。

水源測站即從水庫（河流）內(nèi)直接取水設(shè)置的測站，其作用是計算灌溉渠道的引水量，觀測水庫（河流）進(jìn)入渠道的流量和水位變化情況。水源測站布設(shè)在引水口下游20～100 m的平順河段上，并且不受閘門啟閉和攔水建筑物壅水的影響。

渠首測站即在下級渠道渠首設(shè)置的量測水站，作用是計算由上級渠道引入的水量，觀測上、下級渠道流量和水位的變化。渠首測站一般設(shè)在下級渠道進(jìn)水口以下50～200 m范圍內(nèi)的水流平穩(wěn)渠段處。

輔助測站的布設(shè)位置依據(jù)實際需要而定。灌區(qū)內(nèi)輔助測站主要有平衡測站、專用測站。

平衡測站主要是計算灌溉渠道的引水量和剩余水量，逐段確立耗水量、渠系水量損失等。平衡測站一般布置在段與段的分界線上。

專用測站主要是為觀測、收集專門資料（如渠道的輸水損失、糙率系數(shù)、流速、流量與沖淤關(guān)系等）而設(shè)置的，地點與數(shù)量依據(jù)情況而定。

2.3 漳河水庫灌區(qū)量測水現(xiàn)狀

供用水量統(tǒng)計包括漳河水庫，中、小型水庫，電灌站和塘堰供用水量統(tǒng)計，由直接管理單位按統(tǒng)一的表格統(tǒng)計填寫后上報。流量測驗由供用水雙方共同施測，測流完畢后，雙方現(xiàn)場簽字確認(rèn)，完成水量交接?，F(xiàn)有量測水設(shè)施統(tǒng)計如表1所示。

量測水流的方法有流速儀測流、堰槽量水、水工建筑物測流、儀表量水和聲學(xué)多普勒流速剖面儀（Acoustic Doppler Current Profilers，ADCP）量水。

2.4 量測水在漳河水庫灌區(qū)的地位和作用

2.4.1 量測水在漳河水庫灌區(qū)的地位。由于水資源短缺，灌區(qū)人均、公頃均徑流總量分別為1 208 m3、9 705 m3，是全國人均、公頃均徑流總量的45.9%、36.8%。水資源的短缺迫使灌區(qū)更加重視開源與節(jié)流的問題[1]。

計量工作雖然不是直接的節(jié)水措施，但實踐證明，對于實行水的有償使用，分析節(jié)水灌溉技術(shù)的效果和優(yōu)劣，推行“污水排放總量控制制度”，檢驗蓄水、輸水工程防滲效果，考察水管理單位的工作和管理水平等[2]，量測水是不可或缺的重要工作之一。

2.4.2 量測水在漳河水庫灌區(qū)的作用。灌區(qū)量測水為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉、科學(xué)配水及合理利用水資源提供了可靠的計量依據(jù)，為大型灌區(qū)糧食生產(chǎn)起到保障作用。量測水是灌區(qū)管理的核心。加強科學(xué)管理、合理調(diào)度灌溉水資源、促進(jìn)節(jié)約用水、減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)、提高灌溉水有效利用系數(shù)、降低灌溉成本、確保灌區(qū)糧食生產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)與發(fā)揮灌溉工程綜合效益等都與量測水有著直接關(guān)系。

量測水是計收水費的依據(jù)。只有公開、公平、公正、合理地進(jìn)行供水交易，才能利用經(jīng)濟手段促進(jìn)節(jié)水，實行定額供水，防止搭車征收水費，減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)[3]。

量測水是推進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉的重要手段。節(jié)水農(nóng)業(yè)是未來現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇，其核心是減少水量浪費，提高水的利用效率。而灌區(qū)量測水可及時準(zhǔn)確地測算出水源引入渠系和分配給各級渠道上用水單位的水量，并據(jù)此分析各級渠道的輸水損失，為灌區(qū)的續(xù)建配套、節(jié)水改造工程以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供依據(jù)。

合理配置水資源有利于提高糧食產(chǎn)量。通過量測水技術(shù)，能有效控制水量和供水時間，實現(xiàn)水資源合理配置，達(dá)到適時適量地實行科學(xué)灌溉，滿足農(nóng)作物對水的需要，提高糧食產(chǎn)量的目的。

3 漳河水庫灌區(qū)量測水設(shè)施發(fā)展趨勢

3.1 漳河水庫灌區(qū)量測水技術(shù)發(fā)展歷程

漳河水庫灌區(qū)量測水工作大致經(jīng)歷了起步探索、發(fā)展和提高等階段，尤其是1980年漳河水庫灌區(qū)在全國率先試行“按田配水、計量收費”的改革，促進(jìn)了灌區(qū)量測水技術(shù)設(shè)備的改造、更新，并從以干渠一級的渠道量測水為主，逐步向灌區(qū)所有渠道量測水發(fā)展，由傳統(tǒng)的量測水技術(shù)逐步發(fā)展為機械和智能的量測水技術(shù)。近年來，逐步引入自動化分流、計量、監(jiān)測及閘門自動化啟閉裝置，提高了分流計量的準(zhǔn)確性和灌溉效率，提升了灌區(qū)節(jié)水成效。

3.2 漳河水庫灌區(qū)量測水技術(shù)的發(fā)展趨勢

量測水設(shè)施向低水頭損失、低造價方向發(fā)展。支渠以下渠道量測水是今后工作的重點，且工作面廣、量大。在當(dāng)前農(nóng)村經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)的情況下，量測水設(shè)施既要符合精度要求，價格又要符合老百姓的承受能力[4]，這將是未來一段時間量測水設(shè)施的主要發(fā)展方向。

田間量測水向標(biāo)準(zhǔn)化、裝配式、便攜式方向發(fā)展。隨著灌區(qū)節(jié)水改造工程的開展，灌區(qū)用水條件將進(jìn)一步改善，田間配水渠道也將趨于標(biāo)準(zhǔn)化。因此，發(fā)展裝配式、便攜式量測水設(shè)備，是灌區(qū)田間量測水技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

灌區(qū)量測水向自動化方向發(fā)展。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和遙測設(shè)備的不斷完善，數(shù)據(jù)傳輸更加便捷，量測速度不斷提高，可靠性逐漸增強，為灌區(qū)量測水自動化提供了條件。因此，自動化量測水和調(diào)控必將成為灌區(qū)用水管理和決策的主流趨勢。

灌區(qū)用水管理向信息化和智能化方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，灌區(qū)量測水系統(tǒng)將逐步與流域的水資源調(diào)配系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，從而實現(xiàn)灌區(qū)輸水自動量測和控制[5]。

3.3 量測水設(shè)施選擇的要求

①精度要求。量測水設(shè)施的精度要求在5%以內(nèi)。②經(jīng)濟性。量測水設(shè)備、安裝、運行和維護(hù)費用等在使用者可承受的范圍內(nèi)。③法律法規(guī)。使用的量測水設(shè)備必須符合相關(guān)規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求。④適應(yīng)性。使用的量測水設(shè)備要適用于渠道內(nèi)水流條件的變化。⑤記錄和傳輸。記錄瞬時流量，并通過網(wǎng)絡(luò)實時傳輸至管理或決策部門。⑥運行管理。通過堰、槽量測水可以快速測定流量，無須等待下游渠道水位穩(wěn)定;設(shè)備維修工作較簡單;安裝快速;維護(hù)方便、簡單;故障排除難度較小;儀器設(shè)備易于保護(hù);對環(huán)境的影響較小等。

3.4 漳河水庫灌區(qū)量測水站網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)

3.4.1 量測水站網(wǎng)規(guī)劃。灌區(qū)需要改造、新建量測水設(shè)施統(tǒng)計如表2所示，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果規(guī)劃量測水站網(wǎng)。

3.4.2 漳河水庫灌區(qū)量測水站網(wǎng)建設(shè)。為實現(xiàn)漳河水庫灌區(qū)9級渠道各進(jìn)水閘、交接斷面、分水口等的流量監(jiān)測，以及配備部分流量巡測設(shè)備，漳河灌區(qū)量測水設(shè)施建設(shè)投資約需1.954 3億元。根據(jù)投資與輕重緩急的原則，分年度逐年實施。

4 存在的主要問題及建議

4.1 存在的主要問題

第一，灌區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施不配套，量測水設(shè)施不足。漳河水庫灌區(qū)始建于1958年，受當(dāng)時條件的限制，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高，建筑物配套不全。加之經(jīng)過幾十年的運行，后期維護(hù)工作跟不上，使得灌區(qū)工程老化損壞現(xiàn)象嚴(yán)重。

第二，已有量測水設(shè)備設(shè)施老化嚴(yán)重。由于資金有限，漳河水庫灌區(qū)的量測水設(shè)備設(shè)施長時間得不到維修養(yǎng)護(hù)，致使部分設(shè)備帶病運行，導(dǎo)致精度、效率降低，影響量測水工作的開展。

第三，量測水設(shè)施精度不高。目前使用的大部分量測水設(shè)備都是在特定的流態(tài)和工況下才能達(dá)到較高的精度，一旦流態(tài)改變（如自由出流變成淹沒出流）或工作條件變化（量測段淤積等），就會降低量測水精度。

第四，缺乏統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。在灌區(qū)量測水方面，目前尚無統(tǒng)一的規(guī)范性文件，給量測水技術(shù)及設(shè)備設(shè)施的推廣帶來一定的困難。

第五，灌區(qū)量測水設(shè)施自動化程度低。由于資金、技術(shù)等方面的影響，目前灌區(qū)自動化量測水程度較低，與灌區(qū)快速發(fā)展的需要不相適應(yīng)。

第六，量測水人員的素質(zhì)有待進(jìn)一步提高。漳河水庫灌區(qū)量測水工作人員技術(shù)水平參差不齊，缺乏掌握自動化等先進(jìn)技術(shù)的工作人員，技術(shù)培訓(xùn)有待進(jìn)一步加強。

4.2 建議

第一，充分認(rèn)識灌區(qū)建設(shè)量測水設(shè)施的必要性和重大意義。量測水是漳河灌區(qū)用水管理的基礎(chǔ)，是做好灌區(qū)水資源優(yōu)化配置和現(xiàn)代化管理的基本手段，必須逐步加強。量測水是漳河灌區(qū)推進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)的重要手段。量測水是漳河灌區(qū)合理配置水資源的基礎(chǔ)。量測水是灌區(qū)按方收費、減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)的基本條件。

第二，加強現(xiàn)場勘察設(shè)計和施工質(zhì)量保證。量測水設(shè)施的建設(shè)與灌區(qū)續(xù)建配套、節(jié)水改造工程以及現(xiàn)代化節(jié)水型生態(tài)灌區(qū)建設(shè)結(jié)合起來，嚴(yán)格控制量測水設(shè)施的位置、占地面積和上下游工程條件，嚴(yán)格按規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)施工，確保施工質(zhì)量。

第三，加強宣傳。供用水雙方都要認(rèn)識到量測水設(shè)施的重要性及其在灌溉配水調(diào)度、水費計收等方面的積極作用，并真正從中受益。

5 結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生態(tài)環(huán)境意識的不斷提高，對有限水資源的需求與日俱增，各用戶之間的矛盾也越來越突出。與此同時，水資源的開發(fā)成本也日漸加大。在此情況下，對水資源進(jìn)行有效監(jiān)控與管理已越來越迫切，對灌區(qū)用水管理特別是量測水精度要求也越來越高。而要做到這些，必須依據(jù)灌區(qū)量測水提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此，灌區(qū)量測水已成為灌區(qū)水資源優(yōu)化配置和現(xiàn)代化管理的基本手段，必須逐步得到加強。

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