感应转换器等组成。当被测介质流量流经传感器时,推动叶轮旋转,叶轮即周期性的改变磁电感应系统中的磁阻值,使通过线圈的磁通量发生变化而产生电流脉冲信号,经放大器放大后,传送至二次仪表,实现流量测量。
(三)两种实测方法的比较和评述
直接测量法和观测分析法这两种测定典型田块净灌溉用水量的方法都属于实测法,均可获得比较准确的数据,是在测算典型田块净灌溉用水量中应重点推荐的方法。但两者比较,直接测量法更具有优势。从上述这两种测算方法的操作过程可以看出,直接测量法比较简单直接,数据更真实可靠,可以直接得到典型田块某次灌水的净灌溉用水量,而观测分析法则要全年灌溉结束后,经过判断是否充分或非充分灌溉,经过换算后才能确定某次灌水的净灌溉用水量。另外,直接测量法所需的测量设备也比较简单,只需要取土钻、铝盒、烘箱,天平、水尺等简单和普通的设备,一个人用很短时间就可以在田间完成取样或测量工作。因此,各灌区在测算灌溉水有效利用系数时,没有理由不采用实测方法。
2.3
灌区田间净灌溉用水量计算方法
采用上述直接测量法或观测分析法确定某典型田块某种作物的年度亩均净灌溉用水量后,可用下列方法计算灌区田间净灌溉用水总量
(1)计算某灌区同区域或同种灌溉类型第i种作物的年净灌溉用水量 根据典型田块选择要求:大型灌区分上、中、下游3片,每片每种作物选 3个典型田块,中型灌区分上、下游2片,每片每种作物选 3个典型田块,小型灌区每种作物选2个典型田块,井灌区每种灌溉类型每种作物选2个典型田块。将各个典型田块测算确定的同片区或同灌溉类型的某作物年度亩均净灌溉用水量进行面积加权平均,得出灌区该种作物同片区或同灌溉类型的年度亩均净灌溉用水量。可用下式计算:
wi??wl?1N田净l?A田l?Al?1N (2-17)
田l式中:wi——灌区同片区或同灌溉类型第i种作物的年亩均净灌溉用水量,m3/亩;
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w田净l——同片区或同灌溉类型第i种作物第l个典型田块年亩均净灌溉
用水量,m3/亩;
A田l——同片区或同灌溉类型第i种作物第l个典型田块灌溉面积,亩;
N——同片区或同灌溉类型第i种作物典型田块数量,个。
(2)计算灌区年净灌溉用水总量
根据灌区内不同分区不同作物种类灌溉面积,结合不同作物在不同分区的年亩均净灌溉用水量,可计算得出灌区年度净灌溉用水总量W净,计算方法如下:
1)大、中、小型灌区的年净灌溉用水总量计算公式如下:
W净???wijAij (2-18)
j?1i?1nm式中 w净——灌区年净灌溉用水总量,m3;
wij——灌区j个片区内第i种作物亩均净灌溉用水量,m/亩; Aij——灌区j个片区内第i种作物灌溉面积,亩;
3
m——灌区j个片区内的作物种类,种;
n——灌区片区数量,个;大型灌区n=3,中型灌区n=2,小型灌区n=1。 2)纯井灌区年净灌溉用水总量计算公式如下:
W净???wikAik (2-19)
k?1i?1pm式中 w净——灌区年净灌溉用水总量,m3;
wik——灌区第k种灌溉类型第i种作物亩均净灌溉用水量,m/亩; Aik——灌区第k种灌溉类型第i种作物灌溉面积,亩;
3
m——灌区第k种灌溉类型作物种类数量,种;
p——灌区灌溉类型数量,p=1~5,种;包括土质渠道地面灌、防渗渠
道地面灌、管道输水地面灌、喷灌、微灌。
3.灌区首部毛灌溉用水量的实测方法
3.1灌区首部毛灌溉用水量
从灌区首部引进的毛灌溉用水总量W毛是指灌区全年从水源(一个或多个)
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取用的用于农田灌溉的总水量,该水量应通过实测确定。
当灌区还向其他用户输水(包括工业、生活、生态、渔业、畜牧、园林草地用水,或因工程保护、防洪除险等需要的弃水量等)时,需从灌区全年取用总水量W总中,扣减上述非农田灌溉用水量(从分水点反推到渠首)。如灌区内如有蓄积降水径流的塘(堰)坝水量用于灌溉,应计入灌区毛灌溉用水总量。如降水径流纳蓄到渠道的灌区,应进行降水径流分析,将进入渠系并用于灌溉的水量计入到年毛灌溉用水总量中。
3.2灌区首部毛灌溉用水量计算方法
从灌区首部引进的年毛灌溉用水总量的计算公式如下:
w毛??W毛i (3-1)
i?1n式中 w毛——样点灌区年毛灌溉用水总量,m3;
3
——样点灌区第i个水源取水量,m。 W毛i n ——样点灌区水源数量,个。 3.3灌区首部毛灌溉用水量的量测方法
(1)利用流速仪量水 1)流速仪的种类
用流速仪测量流量常用的流速仪有旋浆型和旋杯型两种。
旋杯型流速仪仅适用于比较小的水流速度,而且容易被杂草缠住,因此,在国际标准ISO中,已明确规定,只能采用旋浆型流速仪测流。在国际标准ISO中规定,如果测量技术和水流流态较好,测量极限相对误差为1%-2%。
2)利用流速仪量水的条件
①无水工建筑物及特设量水设备不可利用的情况下使用,对明渠而言还必须辅助水位测量;②渠段平直,渠床比较规则完整,无显著变形;③水流均匀平稳,无漩涡及回流;④渠段内无阻碍水流的杂草,杂物及建筑物。测流渠段长约50~100m,设两个辅助断面及一个测流断面,辅助断面设在渠段两端,测流断面设在上下两辅助断面之间;⑤对测流断面应进行断面测量。
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3)采用流速仪测流的一般要求
①测流断面内大多数测点的流速不超过流速仪的测速范围;②垂线处水深不小于用一点法测速的必要深度;③水中漂浮物不致影响流速仪正常运转;④水位平稳,一次测流的起讫时间内,水位涨落差不应大于平均水深的2%。
4)测流渠段及断面应满足下列条件
①测流渠段平直,比降、水流均匀;②测流渠段的纵横断面比较规则、稳定;③测流断面的设臵与水流方向垂直;④测流断面水位不受下游闸门操纵的影响,附近没有影响水流的建筑物和树木杂草等,测流断面在建筑物下游时,应不受建筑物泄流的影响。⑤在不规则的土渠测流时,应将测流渠段衬砌成规则的标准段(如梯形断面等)。
5)测线布设
①测流断面上测深、测速垂线的数目和位臵,应满足过水断面和平均流速测量精度的要求。②在比较规则整齐的渠床断面上,任意两条测速垂线的间距,不应大于渠宽的1/5;在形状不规则的断面上,其间距不应大于渠宽的1/20。③测深垂线应分布均匀,能控制渠床变化的主要转折点。渠岸坡脚处、最大水深点、渠底起伏转折点等处都应设臵测深垂线。④主流摆动剧烈或渠床不稳的测站,垂线在宜加密布臵,垂线位臵应优先分布在主流上,并避开水流不平稳和紊动大的岸边或回流区。⑤规则的灌溉渠道断面上,测深垂线与测速垂线可合并设臵。⑥垂线可等距离或不等距离布设。若过水断面对称,水流对称,则垂线应对称布设。平整断面上测速垂线布设间距应符合表3-1规定。
表3-1平整断面上不同水面宽的测速垂线布设间距 渠别 总干、干渠 分干、支渠 分支、斗渠
水面宽(m) 20~50 5~20 1.5~5 测线间距(m) 2.0~5.0 1.0~2.5 0.25~0.6 测线数目 10~20 5~8 3~7 6)断面测量
①测线间距测量:a) 在测桥上测流时,测线间距应在布臵测线时设臵固定标志,其间距应事先测出,测流时并应测量出靠近岸边垂线外侧的水边宽度。b) 缆道测流时,测线间距由循环索行进计数器计量,计数器的读数与循环索的行进距离之间的对应关系应准确核定。c) 测线间距测量允许误差为±0.01m。
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②水深测量:a) 用悬索测深时,偏角不应大于10°。b) 用测杆、水尺测深时,应保持测秆、水尺垂直状态,直接读数。有壅水现象时,应修正壅水影响的水深误差。c) 在衬砌的标准测流断面上,应设臵固定水尺。当水流稳定时,应用水准仪测出水尺零点与各测线处渠底的高差,求得每条测线处的实际水深值。d) 水深测量允许误差为±0.01m。
7)流速测量
①流速测点的分布应符合下列规定:a) 测水面流速时,流速仪转子应臵水面以下5cm左右,以仪器的旋转部件不露出水面为准;b) 测渠底流速时,流速仪旋转部件的边缘应离渠底2~5cm,以不发生刮蹭为准;c) 垂线上相邻两测点的间距,不宜小于流速仪旋桨或旋杯的直径。
②流速测点位臵:可采用一点法、二点法、三点法和五点法。测点位臵应符合表4-2的规定。
表3-2垂线流速测点的分布位臵
测点数 相对水深 一点 0.6 二点 0.2、0.8 三点 0.2、0.6、0.8 五点 0.0、0.2、0.6、0.8、1.0 注:相对水深为仪器入水深度与垂线水深之比。
③单点测速方法:a)单个测点的测速历时,不宜少于100s。当流速变率较大或垂线上测点较多时,可采用60~100s。b)流速仪应保持平行于水流流向状态,仪器转轴中心或轭架中心对于测点的偏距不应超过水深的1/20。
④垂线平均流速的测算方法:
a) 一点法:测点设在相对水深0.6处。垂线平均流速可按公式(3-2)计算:
Vm?V0.6 (3-2)
b) 二点法:测速点设在相对水深0.2及0.8处,垂线平均流速可按公式(3-3)计算:
Vm?V0.2?V0.8 (3-3) 2c) 三点法:测速点设在水面下相对水深0.2、0.6、0.8处,垂线平均流速可按公式(3-4)或(3-5)计算:
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