农业灌溉用水计量方法研究
沈 波1,吉庆丰2,张玉建3,刘美华4,许 赤3
【摘 要】摘要:南通市农业灌溉基本为电灌站提水灌溉,水泵基本为中小型的混流泵。本文采用现场测试方法,系统研究根据泵站用电量计算灌溉用水量的电水转换法。对南通市中小型混流泵研究得出,电水转换法计算经验公式中的流量功率比与水泵规格无明显关系;在扬程变化幅度不大(0.5 m左右)的情况下,扬程对流量功率比的影响很小,可以忽略不计;流量功率比与装置效率关系密切,随装置效率的提高而显著增大;由实测数据得到的提水量计算经验公式具有较高精度,通过与如皋马尧泵站一个水稻灌溉周期的提水量实测数据进行比较,经验公式计算的相对误差为8.85 %,能够满足农业灌溉用水计量的要求。
【期刊名称】江苏水利 【年(卷),期】2017(000)004 【总页数】5
【关键词】农业灌溉;用水计量;电水转换法;流量功率比
1 概述
目前国内农业灌溉用水有的采用特设量水设备的方法进行直接计量,也有的不安装量水设施,利用原有的水工建筑物量水,或者利用用水定额推算、水泵用电量等数据间接估算。农业用水计量手段大致可归纳为以下几类[1-3]:一是灌溉渠系上设有各种类型的配套建筑物,如水闸、渡槽、倒虹吸、涵管、跌水等。这些建筑物的过流符合一定的量水水力学条件,即可用作量水。二是在断面稳定、没有回水影响的渠段内,设置水尺观测水位,利用率定好的水位流量关系,
求得流量,简便易行,设备费用低,容易为群众所掌握。关键是测流渠段的水流应不受下游节制闸或壅水建筑物回水的影响,如果该断面不为临界水深,往往难以判别,需通过多次过水,凭经验确定。三是采用特设量水设备测流。特设量水设备一般由行进渠槽、量水建筑物和下游段三部分组成,如量水堰、量水槽等。其通过量水建筑物主体段过水断面的科学收缩,使上下游形成一定的水位差,从而得到较为稳定的水位流量关系。但不可避免地会带来一定的水头损失,使用时应根据具体边界条件和不同的精度要求,选择相应的特设设备。四是利用水表、电磁流量计、超声波流量计等仪器自动计量。其结构简单、量测直观、计量简便,同时能累计水量。五是间接估算方法进行计量[4],如用水定额推算、水泵用电量、耗油量数据间接估算等。此类方法各地采用较多,因量水设备配套不完善等问题无法进行直接计量的,基本上采用此类方法。 南通市农业灌溉基本是通过电灌站进行提水灌溉,水泵基本为中小型的混流泵。根据南通市的实际情况,本文采用现场测试方法,重点研究有较高精度的、根据泵站用电量计算灌溉用水量的电水转换法。
2 泵站现场测试
为了研究泵站用电量与提水量的关系,得出经济实用、具有较高精度的泵站提水量计算方法,2015年和2016年,先后对如皋市和海安县37座泵站、65台水泵进行了现场测试。 2.1 测点布置
根据南通市泵站分布情况,结合交通、研究经费等因素,最终选择如皋市搬经镇、白蒲镇、城北街道、磨头镇、九华镇和海安县墩头镇,共36座泵站63台水泵进行面上流动测试。选择如皋市磨头镇马尧泵站的2台水泵进行定点测试,
连续测量泵站一个水稻种植周期的提水量和用电量。 2.2 测试内容
(1)2015年和2016年,各安排1次面上测试工作,测量所选泵站各台水泵的几何扬程、单泵出流量、输入功率等电机运行参数。
(2)2016年,选择3个不同时间段,对如皋市磨头镇宋渡南、立新和先进3座泵站共7台水泵进行测试,测量水泵的几何扬程、单泵出流量、输入功率等电机运行参数。
(3)2016年,选择如皋市磨头镇马尧泵站的2台水泵进行定点测试,连续测量泵站在一个水稻种植周期内的提水量和用电量。 2.3 测试方法
(1)几何扬程。采用水尺测量,或者直接用钢尺量出水泵进出水池水面高差。 (2)流量。采用超声波流量计测量。选用NSBCT-2000型便携式和插入式超声波流量计。便携式超声波流量计用于面上的流动测量,插入式超声波流量计用于固定泵站的连续测量。
(3)输入功率。采用电动机经济运行测试仪测量。选用DJYC-2型电动机经济运行测试仪。 2.4 测试结果
面上泵站测试,可直接得到水泵流量、几何扬程,电动机输入功率,进一步计算出水泵装置效率。 水泵装置效率计算公式: 式中:
ρ—水的密度,取1000 kg/m3;
农业灌溉用水计量方法研究
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