巴歇尔量水堰在景电灌区的应用

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摘　要：随着社会经济的发展，一些传统的量水设施已不能满足经济市场化的要求，必须调整管理思路，对不适应灌区的三角形量水堰、梯形量水堰、无喉道量水堰，逐步淘汰，大力推广适应景电灌区的巴歇尔量水堰；同时引进先进量水仪器和技术，加强灌区的用水管理。

关键词：巴歇尔量水堰；景电灌区；自计式测流仪

中图分类号：S274.4

文献标识码：A

文章编号：1003-6997（2012）20-0030-03

景电工程是全国大型高扬程提灌工程之一，灌区灌溉面积5.33万hm2，其中一期灌区灌溉面积2万 hm2，总干渠1条，支渠18条，斗渠370条；二期灌区灌溉面积3.33万hm2，总干渠1条，支渠40条，斗渠744条。整个灌区由这些干、支、斗渠构成输水网架，保证灌区的灌溉用水。每条支、斗渠上都有一个量水堰，准确计量过水流量。

1　景电灌区量水设施的确定

自上水灌溉后，灌区渠道采用过三角形量水堰、梯形量水堰、无喉道量水堰、巴歇尔量水堰等几种量水设施；每种量水堰都各有优、缺点。三角形量水堰优点是量水准确，但只使用于在顺直、水平的矩型渠道中，其适用范围较小，不适用灌区的梯形渠道。梯形量水堰结构简单，造价低，易安装；但量水时雍水较高，水头损失较大，堰前易沉积泥沙，测流范围0.1～1.0 m3/s，所以不适应景电灌区。无喉道量水堰经济实惠，易于安装；但由于喉道短，量水时水位波动较大，量水不准。巴歇尔量水堰易安装，造价低，量水稳定，能适应各种地形，测流范围广0.1～7.6 m3/s。

经过多年的实践、对比论证，巴歇尔量水堰在灌区适用。为了灌区统一考核，统一计量，故选定巴歇尔量水堰为灌区量水设施。

2　巴歇尔量水堰结构及尺寸

巴歇尔槽的构造如图1。灌区量水堰的喉道宽从25～350 cm，巴歇尔量水堰的各部位尺寸，要严格按照规范中的要求，不能四舍五入，也不能化零为整。流量Q和喉道上游水位h间的关系式Q=Chn中，系数C和指数n均因规格而异。灌区量水堰大多数用混凝土现浇，只有少数交通不便的渠道采用装配式，民调渠量水堰（b=3.05 m）为防止冻胀变形采用钢制量水堰。

巴歇尔量水堰喉道宽“b”。首先根据应用需要的最大流量，从“巴歇尔槽水位—流量公式表”中查出合适的巴歇尔槽的喉道宽“b”。再从“巴歇尔槽构造尺寸表”中查出对应喉道宽等于“b”的巴歇尔槽的其他尺寸。如“L”、“P”、“B”、“L”等等。按尺寸加工成形，安装在渠道上，如图1所示。

量水槽的各部尺寸l1，L1，B2，B1，值随喉口宽度b而变，其关系为：

l1=0.51b+1.22

L1=0.5b+1.2

B2=b+0.3

B1=1.2b+0.48

其他常数项经实验确定为，一般情况下，L＝0.6 m，L2＝0.92 m，P2＝0.08 m，P1＝0.23 m，x＝0.05 m，y＝0.075 m。D根据渠道深度而定，高出上游水位0.1～0.2 m，一般可采用1 m。量水槽上、下游护底长为槽底高P1的函数，其中，上游护底长L4＝4P1、下游护底长L3＝（6～8）P1。

3 　流量计算公式

巴歇尔量水堰流量计算分自由流和淹没流两种情况。

淹没度K=■ ＜0.7时为自由流,自由流流量公式：

Q=0.372b■1.569b0.026

式中：

h－上游水尺读数(m)；

hd－下游水尺读数(m)；

b－喉道宽度(m)；

当喉道宽度b=0.5～1.5 m时，可用简化公式，按b0.026=1代入上式得

Q=2.4bh1.57

淹没度0.7＜K=■＜0.95时为淹没流，淹没流(Qs)流量公式：

Qs=Q-Q

Q=0.07■4.57-3.14K+0.07Kb0.815

对于淹没度小于0.85的标准槽，基自由流和淹没流也可用统一的下列公式计算：

Q=6.25K■bh1.57

式中，为K=■淹没度。当K≤0.677时,均以K=0.677代入计算；当K＞0.677时,以实际值代入计算；当K>0.95时,巴歇尔槽已经失去测流作用,此时就要采用其他方法进行测流。

4　巴歇尔量水堰的安装要求

量水堰前后要有一段截面积不变的平直渠道。在急弯道或产生局部混合流时，至少要有10倍喉宽长度的顺直渠道，如果条件允许尽可能更长些。渠道与槽本体连接部位底平面要有1︰4的斜率，侧壁要有曲率半径为2倍以上最大流量水位高度的曲面，或与中心线成45°角倾斜的平面。如渠道某处产生水跃现象时，槽体应远离该处，至少应装在有30倍最大流量水位高度距离的下游。为改善流动条件，可在水位测量点上游10倍最大流量水位高度的距离设置整流板或消能池。设置槽体后渠道上游水位升高，注意防止水溢出渠道，必要时按现场条件挖深渠道或加高渠侧壁。安装后要检查收缩部底面、槽顶的水平；喉道两侧平行度和垂直度；渠道中心线和水流动方向中心的一致性。

5　巴歇尔量水堰在灌区运行中存在的问题

个别量水堰由于地形条件限制，水流流速快，水流经过堰体时产生波动，造成量水不稳。量水堰水尺由技术人员用油漆手工描画，容易产生误差。另外，油漆经常风吹日晒，产生剥落，造成水尺读数不准。人为破坏堰体，造成量水不准。

6　解决的方法和措施

在陡坡地段增设跌水或消力池，消除水头，使水流平缓。加工水尺模型，用自喷漆喷涂水尺，操作方便、准确。加强普法教育，宣传水规水法；打击破坏水利设施的行为，加强灌区群众保护水利设施的意识。

7　结束语

巴歇尔量水堰在灌区应用后，灌区的渠系利用率达到了72 %，在全国属领先水平。随着科学技术的发展，一些高科技技术应用到灌区的用水管理中。目前，灌区中应用较广泛的有超声波测流仪，自计式测流仪。超声波测流仪主要用于总干渠等大流量测流计量；自计式测流仪广泛应用灌区所有支渠和部分斗渠，自计式测流仪利用连通器原理，在量水堰侧墙安装自计式测流仪，连通仪器校正水位后，开始自动计量，每周读取数据一次。有效杜绝了管理上的漏洞，近一步提高了渠系利用率。