試論U形渠道拋物線(xiàn)形量水堰推廣應用研究

　　導語(yǔ)：20世紀70年代以來(lái)，我國廣泛采用U形斷面襯砌渠道，因其水力條件好、過(guò)流能力大、輸沙能力強，抗凍抗折、防滲防淤、整體性能好、省工省料、占地少和管理方便等優(yōu)點(diǎn)，特別適合在揚程高、抽水成本大的抽水灌區應用，其經(jīng)濟效益十分可觀(guān)。以下是小編為大家整理的試論U形渠道拋物線(xiàn)形量水堰推廣應用研究論文范文，希望大家喜歡，更多內容請瀏覽(www.oh100.com/bylw)。

　　【摘要】：針對東雷抽黃灌區的現狀與存在的問(wèn)題，引進(jìn)了“U形渠道平底拋物線(xiàn)形無(wú)喉道量水槽”，介紹了該量水槽的優(yōu)點(diǎn)，提出了推廣的技術(shù)要點(diǎn)和改進(jìn)點(diǎn)，以為該成果的推廣應用提供參考。

　　【關(guān)鍵詞】：U形渠道;拋物線(xiàn)形量水堰;東雷抽黃灌區;陜西渭南

　　東雷抽黃是以黃河為水源的大型高揚程多級電力提灌工程，灌溉面積5.074萬(wàn)hm2，有效灌溉面積4.27萬(wàn)hm2，灌區共有梯形干渠7條、U形支渠42條、U形斗渠389條、U形分引渠3 820條，正常年份平均斗口用水量7 000萬(wàn)m3。灌區已形成優(yōu)質(zhì)蘋(píng)果基地2萬(wàn)hm2和小雜果基地6 666.67 hm2。灌溉事業(yè)的發(fā)展極大地改善了灌區農業(yè)生產(chǎn)和農村生活條件，推動(dòng)了灌區產(chǎn)業(yè)結構的不斷調整和區域社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展。

　　U形渠具有占地少、水力條件好、整體性能優(yōu)良和方便管理等諸多優(yōu)點(diǎn)，但沒(méi)有與其完善配套的量水堰。該文對“U形渠道平底拋物線(xiàn)形無(wú)喉道量水堰”科研成果進(jìn)行總結，提出了推廣技術(shù)要點(diǎn)和改進(jìn)點(diǎn)，以使該成果能在陜西省乃至全國得到更好地推廣應用。

　　1、灌區現狀與存在的問(wèn)題

　　20世紀70年代以來(lái)，我國廣泛采用U形斷面襯砌渠道，因其水力條件好、過(guò)流能力大、輸沙能力強，抗凍抗折、防滲防淤、整體性能好、省工省料、占地少和管理方便等優(yōu)點(diǎn)，特別適合在揚程高、抽水成本大的抽水灌區應用，其經(jīng)濟效益十分可觀(guān)。但是沒(méi)有與其完善配套的量水堰。隨著(zhù)U形渠道的廣泛應用，其量水計量征費難的問(wèn)題已成為灌區管理的難題，其原因主要有以下幾點(diǎn)：①現有巴歇爾、無(wú)喉道等量水堰只適用于矩形和梯形渠道，如原狀嫁接在U形渠道上時(shí)，由于上、下游水力條件的改變及過(guò)流段連接不善，而失去量水功能或量水誤差較大;②以往采用流速儀和浮標測量水量的方法，因U形渠道部分過(guò)水面積難以計算準確，平均流速難以確定，操作不便;③這種渠堰不配，甚至有渠無(wú)堰的現象，使灌區由此浪費水量數百萬(wàn)立方米之多，損失在數百萬(wàn)元以上，使行水組織無(wú)法準確計量征費和計劃配水。這也成為影響基層行水干部與灌區群眾關(guān)系，造成個(gè)別行水干部“坑農”、 “虧農”等不廉政行為的重要因素和條件[1]。

　　2、對策研究

　　量水堰是不可代替的量水設施(如同水表、電表)，U形支渠、斗渠、分引渠道量水堰是各管理總站、段斗、村組3級水管組織按計劃調配水量、結算水帳、按量計費的依據處，是管理局對各管理總站、基層段斗行水組織年度供水目標任務(wù)、經(jīng)濟指標考核的量化口，也是各項灌溉系數的施測點(diǎn)。解決U形渠道量水難，訂好供水單位與灌農買(mǎi)賣(mài)雙方的“公平秤”尤為重要。對此，管理局抽調技術(shù)人員，設立專(zhuān)項資金，成立項目技術(shù)攻關(guān)組，先將巴歇爾堰、無(wú)喉道堰原狀嫁接到U形渠道上，因水流條件的改變，未能形成量水曲線(xiàn)，未達到量水效果;后邀請科研院校專(zhuān)家教授來(lái)灌區實(shí)地調研，結合實(shí)際，應用高�？蒲屑夹g(shù)成果，走出一條引進(jìn)試驗、創(chuàng )新成果、推廣應用的道路。

　　3、引進(jìn)新型量水堰

　　“U形渠道平底拋物線(xiàn)形無(wú)喉道量水槽”(簡(jiǎn)稱(chēng)拋物線(xiàn)形量水堰)是西北農林科技大學(xué)研究的技術(shù)成果，在國家科技部、農業(yè)部、水利部聯(lián)合召開(kāi)的全國農業(yè)節水技術(shù)評估會(huì )上確定為農業(yè)節水大面積推廣項目。在西農大教授指導下，在加西干五斗、東雷四支渠上各試驗修建1座拋物線(xiàn)形量水堰。在試運行中，技術(shù)人員多次運用三角堰、流速儀和無(wú)喉道堰同時(shí)進(jìn)行3個(gè)灌季的測試校驗，其結果表明：該堰不僅適應多泥沙水流量水，且具有量水精度高、過(guò)流能力強、泥沙影響小、水頭損失小、省工省料等優(yōu)點(diǎn)，是多泥沙灌區U形渠道上理想的量水設施[2]。

　　經(jīng)測校資料對比分析，拋物線(xiàn)形量水堰顯現出以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)該堰結構簡(jiǎn)單，施工方便，省工省料，造價(jià)低廉，堅固耐用。在U形渠道上，不計上、下游30～50 m的“U”改“梯”費用，僅安裝歇爾堰的費用包括：支渠2 864元，斗渠860元，分引渠360元;而安裝拋物線(xiàn)形量水堰的費用包括：支渠392元，斗渠180元，分引渠130元。經(jīng)比較發(fā)現，該堰可節省費用達83%。

　　(2)量水精度高。經(jīng)過(guò)試驗觀(guān)測，該堰斷面上寬下窄，水位對流量的變化反應比較靈敏，因此量水精度高。一般平均誤差在3.2%以?xún)?小于5%的灌溉量水誤差要求)，精確測量的最小流量為5 L/s，最大流量可測到1 500 L/s。

　　(3)壅水高度小，過(guò)流能力強。由于拋物線(xiàn)形斷面與U形斷面面積相同時(shí)，其水力半徑大于U形斷面，因而水流所受阻力小，壅水高度小，具有較強的過(guò)水能力。

　　(4)不致泥沙淤積。由于該堰是平底開(kāi)敞式，在已成渠道上安裝，不會(huì )引起渠道淤積。

　　(5)自由流態(tài)穩定，適應性強。這種量水堰在適用比降范圍內均未發(fā)生過(guò)淹沒(méi)出流現象。

　　(6)使用方便。在測流時(shí)只需讀出上游水尺，即可由量水手冊查得過(guò)堰流量。

　　(7)拋物線(xiàn)形斷面與U形渠道斷面相協(xié)調，U形渠道尺寸改變時(shí)，拋物線(xiàn)的形狀口也隨之變化，但流量公式及量水精度不變。

　　因此，不論從水流運動(dòng)規律分析，還是從建筑物的外觀(guān)上看，這種量水堰與U形渠道協(xié)調良好，尤其是泥沙影響小，量水精度高，使用方便，不破壞原渠道，很適合在灌區U形渠道上廣泛應用。

　　4、拋物線(xiàn)形量水堰的推廣方法

　　為了使項目推廣工作順利進(jìn)行，根據灌區實(shí)際，在四大灌溉系統全面進(jìn)行選點(diǎn)示范，并不斷總結設計、制模、施工驗收的經(jīng)驗，完善各項規章制度，采取了“引進(jìn)、試驗、示范、推廣”四步走的技術(shù)路線(xiàn)和“五統一，四保證、三把關(guān)、三驗收”的工作方法[3]。

　　“五統一”即統一測量渠道參數、統一設計、統一制做堰板、統一施工步驟及要求、統一驗收標準。首先，由科室統一設計出拋物線(xiàn)形量水堰定型圖和水位流量表計算程序，印發(fā)拋物線(xiàn)形量水堰施工與維護方法。其次，根據各管理總站按要求報來(lái)的U形渠道斷面幾何尺寸和比降使用情況等有關(guān)參數，計算出量水堰的設計技術(shù)參數及堰口拋物線(xiàn)方程。第三，由專(zhuān)人按照拋物線(xiàn)方程計算的數據，在五合板上點(diǎn)匯堰口拋物線(xiàn)，切割成施工堰板。第四，在實(shí)際修建中，嚴格按照設計施工圖施工。最后由管理局、總站及管理處組織驗收。另外，根據灌區渠道分散，且修建量水堰量大面廣、戰線(xiàn)長(cháng)、要求嚴格的特點(diǎn)，從一開(kāi)始就要求做好四保證，即組織保證、技術(shù)保證、質(zhì)量保證、人員保證，“三把關(guān)”即把好渠道技術(shù)測量關(guān)、堰板放線(xiàn)關(guān)、施工質(zhì)量關(guān)，“三驗收”即技術(shù)員現場(chǎng)驗收、總站按工序驗收、管理局竣工驗收。

　　5、推廣的技術(shù)要點(diǎn)及改進(jìn)點(diǎn)

　　在引進(jìn)推廣原有技術(shù)成果的同時(shí)，針對灌區含沙量高、斷面要素多變的問(wèn)題，不斷探索和研究，擴大了該量水堰的使用范圍，編制了計算CV值及水深流量關(guān)系的計算機程序，總結出迭代法的待定系數，提高了運算速度，創(chuàng )造性地推廣了這一技術(shù)。

　　技術(shù)要點(diǎn)：①?lài)腊亚�道技術(shù)參數測量計算關(guān)。對每條渠道都要認真量測、精確繪圖，計算出渠道的斷面參數作為設計依據。②嚴把制模施工、驗收關(guān)。制定出《U形渠道拋物線(xiàn)形量水堰安裝與維護辦法》，規范了各項技術(shù)要點(diǎn)和具體要求[4]。③嚴格測試校核。為了避免推廣工作盲目追求數量、速度，要求每個(gè)堰必須經(jīng)過(guò)1年測校合格后，方可使用，創(chuàng )造出“兩步法”測量水深，達到不同施測者，水深都相同的效果。設計了《R=XXXU形渠底弓形面積查補表》，使面積計算誤差減小到0.38%。

　　改進(jìn)點(diǎn)：①設計了拋物線(xiàn)形量水堰各項技術(shù)參數，水位流量查對表;改進(jìn)了計算流速系數CV迭代計算方法，使計算速度提高了4倍，取得關(guān)鍵性技術(shù)突破。②將該堰由斗渠應用推廣到支渠，應用渠道斷面半徑由0.3 m擴大到0.6 m，流量由0.3 m3/s擴大到2.0 m3/s。③將該堰推廣到已成緩比降多泥沙渠道，使比降達到1/2 500左右。

　　6、結語(yǔ)

　　該技術(shù)成果在東雷灌區的應用推廣，解決灌區U形渠道量水難和用水糾紛矛盾等問(wèn)題，保證了灌區的水量調配、水帳結算、按量計費的準確、公平、合理，更進(jìn)一步驗證了拋物線(xiàn)形量水堰具有的優(yōu)點(diǎn)。如果說(shuō)U形渠道是最佳的過(guò)水斷面形式，而拋物線(xiàn)形量水堰就是最優(yōu)的量水形式。由于東雷灌區先試先行推廣應用了該堰，為大面積推廣應用總結出了經(jīng)驗，奠定了基礎。隨后，陜西省水利廳將拋物線(xiàn)形量水堰編入《灌區量水》，使灌區量水又增添了一種新型量水設施，陜西省質(zhì)量技術(shù)監督局又將拋物線(xiàn)形量水堰發(fā)布為陜西省推薦性地方標準，該標準的實(shí)施將會(huì )促進(jìn)U形渠道量水技術(shù)的標準化、規范化。

　　7、參考文獻

　　【1】 朱風(fēng)書(shū)，馬孝義.U型渠道拋物線(xiàn)形移動(dòng)式量水堰板研究[].農業(yè)工程學(xué)報，2002，18(3)：36-40。

　　【2】 馬孝義，朱曉群，王文娥，等.U形渠道拋物線(xiàn)形量水槽設計多媒體軟件的研制[J].水土保持研究，2002，9(2)：78-81。

　　【3】 吉慶豐，沈波，李國安.灌區量水設施研究開(kāi)發(fā)進(jìn)展[J].灌溉排水學(xué)報，2001(4)：69-72。

　　【4】 譚培根.推廣U型渠道平底拋物線(xiàn)無(wú)喉量水堰的技術(shù)要點(diǎn)[J].陜西水利，1999(B12)：19-20。

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