在農業節水灌溉技術中,灌溉量水是一項基礎的、關鍵性的技術,是灌區灌溉用水管理的基本條件,也是提高灌溉效率,實行按方收費,促進節約用水的基礎設施。2005年4月我國發布的《中國節水技術政策大綱》明確指出要加快發展灌區量測水技術,鼓勵研究、開發與推廣精度高、造價低、適用性強、操作簡便、便于管理和維護的小型量水設備。
經過兩年多時間的試驗研究,科研人員提出了一種適合這種要求的成本低廉的直讀式灌溉量水計。該項目研究成果發表在《農業工程學報》2010年第4期上,題為"灌溉渠道直讀式擋板量水計試驗及應用",第一作者為揚州大學水利科學與工程學院的蔡守華副教授。
對于灌溉量水設備的研究主要開始于1915年,當時在美國農業部工作的灌溉工程師巴歇爾對文丘利水槽進行了根本性的變革,并于1922制作了巴歇爾量水槽。此后,人們對灌溉量水設備的研究一直沒能中斷,陸續提出了無喉段量水槽、三角剖面堰、量水噴嘴、量水檻、套管、分流計、柱形量水槽等量水設備。近一、二十年自動化量水設備也行到了很大的發展,出現了多種類型的自動化量水設備。目前量水設備的種類不下一百種,但缺乏經濟實用的量水設備。這些量水設備要么計量不太方便,要么結構較為復雜或造價過高。適應我國農村生產力水平的、經濟實用的灌溉量水量設備一直我國科研人員的努力攻克的難題。
蔡守華博士帶領的研究小組在這一領域獲得了重要突破。通過兩年多時間的實驗室試驗和實地試點應用,提出了包括A型和B型兩種類型的灌溉渠道。其中A型直讀式擋板量水計由2塊擋板、1個普通水表和水表井組成,適用于底部圓弧半徑大于35厘米的U形渠道,或底寬大于50厘米梯型渠道。B型直讀式擋板量水計結構組成與A型基本相似,只是水表及水表井移至渠道一側,適用于底部圓弧半徑小于35厘米的U形渠道,或底寬小于50厘米的梯形斷面渠道。對于這類斷面較小的渠道,將水表井布置在渠道一側,可避免引起過大的水頭損失。理論分析和實驗室試驗結果表明,在自由出流和淹沒出流兩種情況下,通過渠道的水量和通過水表的水量之比均接近于某一常數,由此可根據水表讀數和比例常數計算渠道輸水水量。這兩種直讀式量水計,結構簡單,安裝簡便,測讀方便,成本低廉,在自由出流和淹沒出流兩種情況下量水誤差分別為3.60%和5.45%,測流精度滿足灌溉量水的實用要求。
根據在江都市沿運灌區部分斗渠和農渠(均為U 形混凝土襯砌渠道,口寬為50~140 厘米,平均約90厘米)上試點應用的45 座直讀式擋板量水計投資費用統計,平均每座投資308元。與傳統的量水堰槽相比,直讀式擋板量水計雖增加了水表,但是土建工程量有所減少,因此二者總投資基本接近。若采用裝配"IC"卡式自動測流儀的自動化量水設施,平均每座投資達5000 元以上,若大面積推廣,非一般地區所能承受。現有的農用分流計也具有直讀功能,但因文丘利管制作較為復雜,影響了其推廣應用,相比之下,直讀式擋板量水計結構更為簡單,造價也更為低廉,因而可望具有更好的推廣應用前景。