農(nóng)田輸配水渠道流量實時監(jiān)測方法研究.pdf

1、面對我國洪澇災害、干旱缺水、水環(huán)境惡化三大問題，國家提出了“從工程水利向資源水利、從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉變，以水資源可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展”的治水新思路。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水在我國的用水戶中是大戶。同時，農(nóng)業(yè)也是用水的浪費大戶，還是節(jié)水潛力大戶。對農(nóng)業(yè)灌溉用水進行計量控制，對于實現(xiàn)用水總量控制、用水效率控制具有其實際意義。
　　本文在對輸配水渠道測流系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及其優(yōu)缺點進行充分分析、吸收和消

2、化的基礎上，充分利用現(xiàn)代傳感器技術、信息傳輸技術、計算技術，以“多項技術綜合，效果一加一大于二”的理念，綜合考慮測流系統(tǒng)功能、進度、管理、成本、自動化水平和防盜等，研究灌區(qū)輸配水渠道固定式測流系統(tǒng)的測流方法、技術及系統(tǒng)和便攜式移動測流設備及測流方法與技術。論文取得如下研究結果：
　　1）提出了一種基于明渠均勻流原理的灌區(qū)輸配水渠道固定式測流方法與技術，可對灌區(qū)輸配水渠道的水位進行實時采集和傳輸，對水位和流量進行實時監(jiān)測、存儲、處理

3、、查詢和統(tǒng)計。
　　2）所研究監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時傳輸與現(xiàn)場的無人職守，且具有結構簡單、性能先進、可靠性高、便于維護、操作方便、經(jīng)濟適用、防盜等特性。
　　3）自主研制了毫米級全數(shù)字式水位傳感器，該傳感器不受雜質影響，結構簡單、穩(wěn)定可靠、安裝維護方便、造價低、適應性強、反應靈敏、壽命長，是可直接采樣的普及通用型水位傳感器，非常適合在灌區(qū)測流中大面積使用。
　　4）與固定式監(jiān)測系統(tǒng)相配套軟件的研制采用Visual B

4、asic語言，采用Visual Basic語言編制的模塊化設計程序集多斷面、多參數(shù)、實時性與分析性、匯總及存儲性等于一體，簡單易用，與灌區(qū)農(nóng)田輸配水渠道流量實時監(jiān)測硬件系統(tǒng)配套使用，可對灌區(qū)渠道進行多點流量與流速的監(jiān)測及計算。經(jīng)實際使用驗證，并與流速儀所測流量進行對比，其最大相對誤差為1.35％。表明該系統(tǒng)用于灌區(qū)流量、流速計算及水量匯總、分析是完全可行的。
　　5）便攜式移動測流設備及其測流方法與技術可用于灌區(qū)渠道水流流量的巡檢

5、與量測，并實現(xiàn)了量測數(shù)據(jù)的實時傳輸，提高了量測數(shù)據(jù)的時效性。實驗室內(nèi)該便攜式設備所測流量與三角堰所測流量最大相對誤差為8.6%。與目前河道中常用的測流設備—流速儀相比，該便攜式測流設備具有攜帶方便，操作簡單，成本低廉，自動化水平較高，集數(shù)據(jù)傳輸性與時效性于一體，測量速度快捷，省時省力等特點。
　　本文以具有規(guī)則橫斷面明渠水流為研究對象，采用監(jiān)控、自控、無線通訊、計算機等多學科技術，輔以集多斷面、多參數(shù)、實時性與分析性、匯總及存儲性

6、等于一體的模塊化程序，實現(xiàn)了對灌區(qū)渠道水流水深、流量、水量的實時監(jiān)測、計算、統(tǒng)計、分析等，精度達到了較為理想的程度。便攜式移動測流方法、技術及設備的研究，可實現(xiàn)對灌區(qū)渠道水位、水量及流量等進行定期巡檢，提高量測數(shù)據(jù)的時效性。研究成果對于全面推進灌區(qū)信息化建設的進步，對于全面促進農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水、紅線控制和灌區(qū)管理水平的提升具有重要價值。由于問題的復雜性和方法手段的有限性，許多方面的問題（如不規(guī)則斷面的算法及便攜式設備的體形參數(shù)和設備應用效果