陕西省交口抽渭管理局714000
摘要：随着西部大开发的实施，国家加重了对西部农业基础设施的建设，量水设施在农业基础设施中占据重要的地位。因此，加强灌区用水管理研究，推广先进的用水管理技术、设备与管理方法显得十分重要。文章就灌区量水设施进行分析。
关键词：灌区；量水设施；分析
1.灌区实用量水技术研究与推广分析
灌区量水是节水灌溉和科学管理的基本手段。灌区实用量水技术的研究和推广应用在我省起步较晚，目前仍处于发展阶段。虽然一些灌区和科研单位引进、试验研制开发了多种形式的量水设备和建筑物，但能够满足结构简单、坚固耐用、测量精度高、水头损失小、维护费用低、操作简便等多方面要求的很少，许多量水技术和设备还停留在研究和小范围试用阶段。因此，对量水设备的性能加以研究比较，选出一些适用的技术和设备加以推广，为灌区实施按方计量收费、提高计量精度、优化配置水资源、节约用水等提供技术支撑，是当前灌区量水工作迫切需要解决的问题。由于各个灌区自然条件千差万别，国内已有的量水方法也很多种，适用条件及利弊不一。从经济适用角度出发，在广泛调查研究的基础上，结合地区灌区实际情况，从而选择合适的量水技术。
2.常用量水设施的研究应用
2.1量水堰薄壁堰指的是在明渠中，垂直于水流方向的安装具有一定的形状缺口，然后加工成薄壁堰口，过流时其水舌表面得到充分发展的量水建筑物。水流通过薄壁堰，应形成清晰的水舌从堰顶射出。薄壁堰分成4种主要类型：三角形缺口薄壁堰、矩形缺口薄壁堰、等宽薄壁堰和梯形缺口薄壁堰。本文只探究梯形缺口薄壁堰的设计及安装问题。
2.1.1过堰流量计算
当堰口宽度大于3倍最大堰顶水头且堰口边坡为4∶1（垂直：水平）时，由于堰顶水头的变化弥补了因堰口侧边收缩影响而引起的流量减少，梯形缺口薄壁堰的流量系数将不随水头而变化，故常采用4∶1边坡的梯形量水堰。
（1）自由出流
式中：Q—流量（m3/s）；m—流量系数，由软件按照计算条件进行计算；b—量水槽宽度（m）；h—量水槽内的水深（m）；z—水头落差（m），z＝H0―h；H0为量水槽上游水头（m），包括流速水头与底板以上水深，流速水头由软件自动计算。
（2）计算方法类型。为了使用上的方便，软件采用几种不同类型的计算方法，简述如下：
①采用槽内水深和上游水头计算流量。根据槽内水深及上游水头计算流量是比较精确的计算方法，但因槽内水面波动大、水深不易读准确，所以一般采用量水槽下游渠道水深计算流量。如果槽内水深能读得准确，采用槽内水深计算流量最好。由于上游水头输入的是水深，流速水头由软件自动计算，此法不受渠道糙率变化影响。
②采用下游渠道水深和上游水头计算流量。根据下游渠道水深及上游水头计算流量是比较稳妥的一种计算方法。因为量水槽出口下游渠道水深容易读准确，由下游渠道水深减去逆向落差得到量水槽内的水深，再进行流量计算，量水槽内的水深计算公式为：
h＝Ht―Za
式中：h—量水槽内的水深（m）；Ht—量水槽出口渠道水深（m）；Za—逆向落差（m），由软件自动计算。
由于上游水头输入的是水深，流速水头由软件自动计算，此法不受渠道糙率变化影响。
③仅用上游水头计算流量。这是一种特殊的计算方法，它可以仅在上游安装一部水位仪进行水位及流量测算工作，使用比较简单方便。但是它只能用于糙率比较稳定的渠道，糙率变化较大的渠道不适用。由于上游水头输入的是水深，所以流速水头及槽内水深均由软件自动推算。
3.量水设施应用分析
3.1概况
某县土地总面积25624.02km2，属于典型的暖温带内陆性沙漠干旱气候，主要特征是四季分明，夏季炎热，干燥少雨，春季升温快，秋季降温快，降水量稀少，光照充足，无霜期长，昼夜温差大。
本次工程的量水设施选择根据因地制宜的原则，对于已防渗的斗渠，采用增设水尺，利用水尺进行测流；对于未防渗的斗渠按照设计流量的大小，0.1～0.5m3/s的渠道采用梯形量水堰进行测流；流量在0.5～1m3/s范围内的渠道采用无喉段量水槽进行测流，流量大于1.0m3/s未防渗的斗渠，修建一定长度的规则标准防渗渠道并设置水尺进行流量测定。
3.2量水设施设计
3.2.1梯形量水堰
梯形堰的上下游水尺分别安设在堰板上下游距离约3～4倍最大过堰水深处。本次典型渠道最大过堰水深41cm，因此上下游水尺分别安设在堰板上下游距离约1.0m处。上游水尺也可安设在堰板上。
在使用梯形量水堰测水时，可根据上下游水位读数，从《灌区量水工作手册》查得相应流量数值，或预先根据堰槛宽度利用公式计算出不同水位－流量关系表，以供查用。
1）水流形态为自由流时（下游水面低于堰槛），公式如下：
式中：σn为潜没系数；hn为下游水面高出堰槛水深，m。在安装量水堰时，上下游渠底应加护砌，衔接段长度上下游均用4～6倍最大过堰水深，上游可根据土质情况适当减小，但最小衔接段长度不应小于1m。本次典型设计上下游衔接段长度为1.0m。
3.2.2无喉段量水槽无喉段量水槽的结构形式为水平槽底，矩形断面；上游进口段以1∶3折角
收缩，下游出口段以1∶6折角扩散，进口和出口的宽度相等；在上下游段各距喉部为槽长的2/9和5/9的地方设置水尺，以观测上下游水位。
设计无喉段量水槽，主要是选择适当的喉道宽度W及槽长L，并根据W、L值。根据定型尺寸，推算出其他尺寸。
典型渠道设计流量为0.8m3/s，设计水深为0.7m，渠道底宽0.8m，边坡系数1∶1.5。
1）自由流形式。根据渠道断面，选用水槽尺寸为W×L=0.6m×1.8m。由L=1.8m查《灌区量水工作手册》中相应表格数据，得S=0.72，再在流量表中按Q=0.8m3/s自由流查得相应水深H=0.71m，则下游水深hH=0.72×0.71=0.39m。为了保证下游通过设计流量，则槽底必须隆起0.7－0.51=0.19m，则上游渠道水深为0.71+0.19=0.9m。因此，水深壅高0.9－0.7=0.2m，不能满足要求，所以自由流不能用。
2）潜流形式。根据W×L=0.6m×1.8m，查《灌区量水工作手册》中相应的流量表。试用H=0.73m，由H－h=0.14m，得h=0.73－0.14=0.59m，查得Q=0.8m3/s，S=0.59/0.73=0.81=81%，指标满足要求。因此，水槽隆起高度d=0.7－0.59=0.11m。采用W×L=0.6m×1.8m的量水槽符合设计要求。
3）确定各部分尺寸。根据W和H，由定型尺寸得出量水槽各部位详细尺寸，量水槽上游防护段长度6m，下游防护段长度为4.6m。