水利部科技推广项目（TG1033）
灌区流量控制与精确计量技术
安徽省·水利部淮委水利科学研究院
2013年1月
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目 录
一、灌区量水技术发展概况
二、灌区量水技术要点
三、监测计量方案
四、量水设施安装方案
五、量水槛的设计要点
六、量水技术推广实例
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灌区流量控制与精确计量技术
一、灌区量水技术发展概况
灌区量水技术研究最早始于19世纪2O年代，经过Parshall等
人的努力，量水堰和量水槽在灌区量水中得到了初步的应用。1987
年国际灌排委员会把“水量量测与调节“这一课题纳入其工作计划之
中，其后由于单板机及计算机的普及和推广，一大批用于灌区自动化
量水的观测仪表相继问世。在国内外一些灌区和农业产业化基地采用
传统水表或电磁流量计、超声波测流量设备（ADCP）进行供水和管
水，收到一定成效。管式输水要在灌区大面积推广还是不现实的。由
于我国灌区众多，土地按农户分割成条块，各地经济状况千差万别，
对于支渠一下的末渠、斗渠的量水技术还是空白。多年来，尽管一些
科研单位做过不少这方面的研究，一些成果真正走出试验室，进行实
际推广应用还是少见。由于基础设施建设和资金投入等方面的限制，
到目前为止我国除少数设有研究项目的灌区外，绝大多数灌区只在骨
干渠道上有一些简陋的量水设施，水量计量仍采用传统的人工模式，
不仅量水精度低，量水设施不配套，而且以往网络和传输技术欠发达，
信息处理更新不及时，使得有限的水量量测信息也不能发挥其应有的
作用。经过50多年的发展，我国灌区量水领域做过不少研究，但目
前灌区量水设备的配套率还较低。更突出的是支渠以下的斗渠、末渠
量水技术在我国灌区还是空白。
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随着太阳能供电、传输网络、GPRS等多项技术的发展成熟，
我单位凭借多年的流量精密测控经验，将现有技术成果进行转化，在
灌区推广应用成为一种可能。本项目的推广是一次技术革新和自主创
新。
二、灌区量水技术要点
根据灌区灌溉系统工程布置、工作特点与实际需要，在干、支、
斗、农、毛渠或低压输水管道上设置测站或测点，选择适宜的量水设
施(包括量水建筑物、观测仪器仪表、数据采集记录系统等)进行观测
与科学计量，以便合理、适时而又准确地控制引配水量，在满足农作
物或工农业需水的前提下，实施节约用水，提高水资源的有效利用率，
并为推行有偿供水、计量收费提供依据。
1、技术要点
(1)当前一般应用较多的渠系量水建筑物如各种类型的量水堰、
量水槽、量水槛、闸前短管等能获得较高的测流精度，误差小于±5%。
(2)利用已建水利工程进行量水，如利用渠道渡槽、跌水口、涵
管及倒虹吸等，可兼有输水功能；也有结合放水建筑物如出水口，分
水闸、节制闸、斗门等与量水设备结合在一起，成为整体式的量水、
放水建筑物，除量水功能外还有调节流量的功能。国内已应用的量水
放水建筑物有锥形喷嘴式、节流环式、分流式和变断面式等多种。
(3)在量水仪器仪表中，有浮筒式、压力泡和气泡水位计，接触
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或红外光电式的水位传感器，利用流速仪中旋杯、旋桨式原理制作的
各式数字显示流速仪，利用水位～流量，闸前闸后水位差，可自动判
别流态、自动选择流量公式的智能水闸控制仪、闸孔流量计等。
在低压输水管道中，应用超声波在流动介质中传播速度等于被
测介质的平均流速和声波本身速度的几何和原理制成的超声波流量
计，优点可在不停水不停产情况下安装设备；应用导电体在磁场中运
动产生感应电动势反映流量大小原理的电磁流量计等，量水精度高，
应用范围广，操作方便，测读直观。
(4)各类记录器和以计算机为中心的数据采集系统，如明渠流量
遥测系统。
2、适用范围
可根据实际需要，在灌区灌排渠系统的干、支、斗、农、毛渠
或低压输水管道及灌区工业供水，城市乡(镇)村生活供水等方面，选
择相应适宜的量水技术与量水设施。
三、监测计量方案
灌区现场计量点要选主渠道或支渠的某处作为水位（流量）监
测点。要经过现场考察，结合项目实际，所选测点水流态要稳定均衡，
位置选择要合理科学，满足计量需要。
流量监测计量中心可设在管理站中心机房，通过GPRS和无线
数字电台组合的传输方式，进行流量监测。
方案组成示意图：
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四、量水设施安装方案
1、 水位-流速灌渠输水计量
采用水位-流速测量法进行流量监测。在灌渠安装超声波水位计
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一台，电磁流速仪一台，计量采集单元一套。设备供电采用泵房
动力电源。
2、 灌渠量水槛计量方案
采用水位-水位测量法进行流量监测。在灌渠中部选择合适位
置，设置一处量水槛。在量水槛前后分别设置一个水位测井。两
个测井设备共用一个太阳能电源。设备安装示意图如下：
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五、量水槛的设计要点
1、量水槛基本要求
量水槛可用于不同形状渠道断面和不同水流状态下的水流
测量，水头损失宜在0.1hmax～0.13hmax，最大流量与最小流量比
Qmax:Q
min
=10:1。见下图。
量水槛纵横剖面示意图
1——渠顶；
2——水尺；
3——底槛参考位置；
4——底槛；
5——排水管；
D
——渠道深度（m）；
d
——超高（m）；
H
1
——上游渠道水深（m）；
H
2
——下游渠道水深（m）；
Δh——量水槛壅水高度（m）；
P
——量水槛高度（m）；
h
c
——临界水深（m）；
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h
1
——以底槛顶部为基准面的上游水深（m）；
h
2
——以底槛顶部为基准面的下游水深（m）；
B
——量水槛顶宽度（m）；
b
——渠底宽度（m）；
L
1
——量水槛顶长度（m）；
L
2
——渐变段长度（m）；
L
0
——水尺至量水槛起点距离，一般采用1.0m。
六、量水技术推广实例
1、太阳能供电遥测站
2、水位-流速测量法设备
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3、水位流量关系率定
4、量水槛效果
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