- 苏州市相城区澄阳路60号脱颖科技园3区 邮编:215131
苏州华陆仪器仪表有限公司 版权所有 苏ICP备11004941号-4
电话:0512-66835259,传真:0512-66835356
质量流量计,电磁流量计,靶式流量计
水资源监控能力建设中农业取水口水量监测方法研究,2011年中央1号文件《关于加快水利改革发展的决定》首次提出要实行蕞严格的水资源管理制度, 实行蕞严格水资源管理制度的关键是围绕水资源配置、节约和保护, 确立水资源管理三条红线, 建立水资源管理责任制和考核制度
随着国家水资源监控能力建设项目的实施, 盘锦市水资源监控能力建设取用水户取水监测设备、设施已建设完成, 实时监测数据能够传入省级水资源监控管理信息平台。在该平台里应用相应的计算模块, 可以实现实时水量监测。为保证信息平台水量监测计算模块的正常运行, 需要植入水泵扬程、效率等参数。为保证各项参数能够符合实际情况, 在取水站水泵运行时, 对取水流量进行施测, 应用科学计算方法来确定这些参数。
辽宁省盘锦市位于东经121°25′~122°31′、北纬40°39′~41°27′之间, 境内共有农业取水口22处, 分布于大辽河 (浑河) 、辽河、小柳河沿岸。于每年的4月份开始陆续取水灌溉, 至9月末灌溉结束停止取水。其中在大辽河沿岸取水的有南塘、东风等11个站, 在辽河沿岸取水的有东地、孙家等6个站, 在小柳河沿岸取水的有王家、丁家等6个站 (图1) 。
盘锦市境内农业灌溉取水口取水方式主要有两种, 一种是闸门引水, 通过闸门启闭来控制引水量, 属于自流引水方式。引水量大小与水源水位高低、闸门开启高度密切关联。还有一种是泵站抽水, 通过抽水站水泵抽取水量。取水量大小受水泵数量、电动机功率、水泵功率、水泵扬程等影响。
闸门引水的监测站为吴家总干、双绕闸、西绕闸、二道桥子防洪闸。其他取水监测站均为水泵抽水。
根据两种取水方式各自的特点, 主要有明渠流量计、机组测电、水位流量关系三种流量监测方法。
对于流场较稳定、无分支的取水渠道, 将声学多普勒多点剖面流速仪安装于圆形保护井内
对于取电为较低电压的抽水站, 监测泵站机组的功率, 通过效率曲线折算成提水的流量或水量。
对于取电电压较高, 不利于监测设备安装的泵站, 安装自动水位监测设备, 通过率定水位流量关系推算提水流量或水量。
检验所定水位流量关系曲线两侧测点数目是否均衡合理, 以此判断关系曲线定得是否正确, 其表达式为:
式中:u为统计量;n为测点总数;k为测点偏离曲线正号或负号个数。
按水位递升次序排列, 检验实测点偏离曲线正负号的排列情况, 以此检查定线有无明显系统偏离, 其表达式为:
式中:u为统计量;n为测点总数;k为变换符号次数, (k<0.5 (n-1) ) 时作检验, 否则不作此项检验。
检验测点偏离关系曲线的平均偏离值 (即平均绝队误差) 是否在合理范围内, 以此用数据论证曲线定得是否合理, 其表达式为:
式中:Pi为测点与关系曲线的相对偏离值;n为测点总数;
式中:Qi为第i次实测点的流量, m3/s;Qci为第i次实测点的流量Qi相应水位的曲线上的流量, m3/s;i为测点总数。
通过三年的流量对比测验, 收集到三种不同监测方式的数据, 经过误差与精度计算分析, 三种监测方式监测到的取水水量与实际取水量相近。每种监测方式选取一个站, 以2017年监测数据为例进行对比分析 (表1) 。
孙家站, 机组测电法。应用ADCP及流速仪进行流量对比测验14次, 在流量测验同时观测水泵扬程、电机功率, 推算出水泵效率参数, 根据实时监测的电功率推算出取水量。经推算的水量与调查值比较误差为8.4%。
吴家总干, 闸门引水, 水位流量关系法。应用ADCP及流速仪进行流量对比测验24次, 建立单一水位流量关系线, 推算取水量。经推算的水量与调查值比较误差为-3.2%。
东风站, 水泵抽水, 水位流量关系法。应用ADCP及流速仪进行流量对比测验18次, 建立单一水位流量关系线, 推算取水量。经推算的水量与调查值比较误差为12.4%。
表1 误差分析
明渠流量计法, 特点是相关简单, 维护方便, 对于流场稳定、无分支的渠道适用性较好。在实际运用时, 只需在引水初期对比测验若干次, 率定出改正系数, 即可推算出全部灌溉期取水量。缺点是, 在灌溉期结束后, 需要拆卸传感器, 第二年灌溉期前再进行安装。由此, 当年率定的改正系数就有变化, 需要再次率定。
机组测电法, 特点是维护简便、受外界因素影响小。原则上适用于各种电力泵站。但是, 在实际应用中, 某些高电压泵站, 出于安荃因素, 无法安装互感器, 只能采用其它方法。对于低电压泵站, 适用性好、准确度高。通过流量率定, 可以在一定程度上计算出某个抽水泵站水泵的综合效率、扬程。
水位流量关系法, 具有设备便于安装、维护简便的特点。对于流态接近于自然河道的吴家总干渠道, 水位流量关系线单一、标准差较小。但是, 对于水泵抽水的渠道, 受水泵扬程、效率、支渠闸门启闭影响, 水位流量关系散乱, 推算水量误差较大。通过流量对比测验, 率定出自动监测平台所需要的水位流量关系, 按照水文资料整编规范
图2 两种取水类型水位流量关系对比
针对三种类型农业取水站, 采用不同的流量监测手段。对于闸门取水方式监测站, 明渠流量计法和水位流量关系法具有较好的适用性, 能够基本满足日常监测水量技术要求。对于电力泵站, 机组测电法是蕞为理想的监测方法。而水位流量关系法应用于此时, 受泵站抽水特性影响, 水位流量关系散乱, 推算水量误差较大, 适用性比较差。但是, 总体而言, 通过对取水站取水流量的率定, 取得水位流量关系, 水泵效率、扬程与出水量关系, 还是能够推算出总体取水量, 误差在允许范围之内。通过水资源监控能力建设农业取水口水量监测, 能够掌握盘锦市区域农业取水口取水总量, 为水资源管理部门提供准确的农业灌溉用水总量信息, 为蕞严水资源管理制度实施提供技术支撑。