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（一）田间量水的任务 量水，是节约灌溉用水、提高灌水质量和灌溉效率的有力措施，是实行计划用水和准确引水、输水、配水和灌水的重要手段，也是核订和计收水费的主要依据。田间量水，是灌区量水的一个重要组成部分，也是征收水费和成本核算的基础。
（二）管道上的量水装置 管道灌溉系统中利用水表来计量一段时间内通过管道的水流总量或灌溉用水量。水表一般安装在首部枢纽中过滤器之后的干管上，也可将水表安装在相应的支管上或分支管上。
1．水表的结构及工作原理常用的水表主要由外壳、翼轮、测量机构和减速指示机构组成。其工作原理是利用管径一定时间的流速与流量成正比的关系，当水流进入水表后，由自测机构下部的翼轮盒下的进水孔沿切线方向流入，冲击翼轮旋转，翼轮转速与水流速度成正比，水流速度又与流量成正比。因此，翼轮转速与水的流量成正比，经过减速齿轮转动，由计数器指示出通过水表的总水量。
2．保护地灌溉系统对水表的要求及常用水表的性能保护地灌排系统中使用的水表应满足：过流能力大而水头损失小，量水精度高且量程范围大、使用寿命长、维修方便、价格便宜等。因此，在选用水表时，应首先了解水表的规格型号、水头损失曲线及主要技术参数等。然后，根据灌排系统设计流量大小，选择大于或接近额定流量的水表为宜，绝不能单纯以输水管道管径大小来选定水表口径，否则，容易造成水表的水头损失过大。
 当灌排系统设计流量较小时，可以使用LXS型旋翼式水表。该类水表的工作水温应小于40℃，工作压力小于980千帕。现列出两种LXS旋翼式水表的水头损失曲线（图6-1、图6-2）和主要技术参数（表6-1、表6-2），供用户和设计者选用。当系统流量比较大时，可以选用水平螺翼式水表。此类水表的工作水温允许最大工作压力与LXS型旋翼式水表相同。使用水平螺翼式水表的优点是：在同样口径和工作压力条件下通过的流量比旋翼式水表大1／3，水头损失和水表体积都比旋翼式小，其主要技术参数见表6-3。
（三）渠道量水 按量水建筑物的水力特点和结构形式的不同，渠道量水设施一般可分为量水堰、量水槽、量水器和复合断面量水堰四大类。
（a）量水堰：可分为薄壁堰、平顶堰和三角剖面堰三种。其薄壁堰又有三角形堰、矩形堰、全宽堰和梯形堰四种形式；平顶堰又称量水槛，有上游锐缘的矩形部面堰、上游圆头的矩形剖面堰和上游斜坡的梯形部面堰等种类；三角剖面堰有全剖面的和截短的剖面堰等。
（b）量水槽：国内通用的量水槽有短形断面的巴歇尔量水槽、无喉段量水槽、水跃式量水槽和抛物线形量水槽；国外有梯形量水槽和U形断面量水槽等。
（c）特种量水装量：主要有量水喷嘴、套管、分流计和配水装置等。（d）复会断面量水堰：有三角剖面堰和平坦V形堰等。
利用渠系建筑物量水较为经济、简便，如有可能应优先考虑利用，缺点是需对不同种类的水工建筑物逐个进行确定，工作量很大。
1．利用闸、涵量水利用渠道上的放水闸门或涵管量水，只要在放水闸门或涵管处安设水尺，测得相应水位，即可根据水力学原理，求出相应的流量。对于具有平面直立启闭式闸门的明渠放水的单孔闸、涵，当其闸底平、闸后无跌坎、闸后底宽等于入口宽、在有闸控制自由出流时，可采用式（6-1）进行流量计算：
2．巴歇尔量水槽巴歇尔量水槽是田间渠道中应用较广泛的一种量水设备。它量水精度高、壅水低、观测方便，但结构复杂、造价较高。一般用混凝土、石料或木板等材料制成。
（1）结构巴歇尔量水槽由上游收缩段、短直喉道和下游扩散段三部分组成。收缩段的槽底向下游倾斜，扩散段槽底的倾斜方向与喉道槽底相反，其结构如图6-3所示。
在量水槽中，A、B、C、D值随喉口宽度W而变，其关系为：A＝0．51W＋1．22，B＝0．5W＋1．20，C＝W＋0．30，D=1．2W＋0．48。其他常数项经实验确定为，一般情况下，F＝60厘米、G=90厘米；K=8厘米、N=23厘米、x=5厘米、y＝8厘米；E根据渠道深度而定，高出上游水位0．1～0．2米，一般可采用1．00米。
量水槽上、下游护底长为槽底高H的函数，其中，上游护底长L1＝4H、下游护底长L2=（6～8）H。
同时，由于量水槽内流速较大，喉道中水面的波动亦大，直接在槽中测定水位有困难。因此，在槽壁设置后观测井，安量测定水尺。井底比槽槛要低20～25厘米，测并与量水槽可用平置的金属管或混凝土管连接，管子的中心钱应高出槽底3厘米，上游水尺位于喉道上游距喉道首端（2／3）A处，下游水尺位于喉道末端以上5厘米槽壁处，见图6－3。上下游水尺零点与槽底高程齐平，观测井无漏水现象，井中经常清理泥沙，井上加盖，避免杂物入内。
常见的量水槽的技术尺寸见表6-4所示。（2）流量计算流量计算公式根据槽中水流状态而有差别：
再由式（6－2）计算出自由流的流量，即可按式（6－5）得出淹没流的流量Q'
巴歇尔量水槽的流量计算比较复杂，实用中可根据量水槽的规格，上、下游水位制成流量表供查用。
（3）安装巴歇尔量水槽的施工安装应注意下列事项：安装量水槽的平直渠段长不应小于渠道宽度的8～10倍；上游长度不得小于渠宽的2～3倍，下游长度不得小于渠宽的4～5倍；同时，渠段的渠床应规则，无显著的变形现象。安装施工时，基础必须夯实，避免有沉陷、漏水现象发生。应严格按量水槽结构尺寸准确施工和安装。上、下游水尺应安设在量水槽壁后的观测井内，量水槽进口部分的侧墙要与轴线成11°19'的扩散角，出口部分的侧墙与轴线成9°28'的扩散角，侧墙高度应高出量水槽上游最高水位0．1～0．2米。
3．无喉段量水槽
（1）结构与特点无喉段量水槽与巴歇尔量水槽比较，结构更简单，制作和安装省工、省料，同时由于没有喉道，上游变水减少，不易淤塞；在淹没流情况下，由于在上游观测水深比在喉道处观测水深时水面波动小，故量水精度更高。
结构：无喉段量水槽为水平槽底的矩形断面，上游进口段以1:3折角收缩，下游出口段以1:6折角扩散，进、出口的宽度相等；水尺安设在上、下游各距喉部为槽长的1／9和5／6处。量水槽进出口的翼墙与量水槽轴线在平面上的交角为45°～90°，不可小于45°；否则，需增加量水槽的长度，以保证具有足够的量水精度。翼墙的长度还应能保证与渠道的边坡连接平顺。无喉段量水槽的结构如图6－4所示，各部分尺寸见表6-5所示。
量水槽可用砖、石、混凝土等材料就地制作，或用混凝土预制构件装配做成。
（2）流量计算
①水流为自由流时：
②水流为淹没流时：当水槽下游水位上升，槽内下游水位H下与上游水流H上的比值K=H下／H上＞Kt（Kt称为临界淹没度，是槽长的单调增函数。出现淹没流，其出流量与自由流不同，流量计算
为其余符号意义同前。
常见量水槽的C2、n2、K2及K值见表6－7。
（3）安装注意事项安装量水槽的渠道，断面应规划整齐，比降一致，渠道顺直长度不小于40米，其中量水槽上部不小于15米，下游不小于20米。量水槽轴线应与渠道中线重合，喉宽小于渠道底宽，槽底应高出原渠底面。量水槽底板应保持水平，侧墙垂直，喉宽小于0．8米时，水尺可设在侧墙上，大于1．0米，可在槽外设观测井，保证准确测量水位。同时安设量水槽应不影响上游建筑物的过水能力。
4．U形渠道平底抛物线型无喉段量水槽在保护地地面灌水方法中，输配水渠道经常采用U形衬砌渠道，它具有工程量小、占地少、过流能力强、整体性和抗折防冻性能好、管理养护费用低、用材少等特点。但传统量水槽与U形渠道不太匹配，流态紊乱，水尺附近水流翻卷，水面波动大，影响量水精度。为此，西北农林科技大学水利与建筑工程学院朱凤书、王智等人研制了U形渠道抛物线形无喉段量水槽。
（1）结构：U形渠道平底抛物线形无喉段量水槽是一种临界水深相。其量水原理是：在U形渠上安装一个底部与渠底相平、断面束窄的抛物线形喉口，喉口前后做成混凝土渐变段，渠道水流经过量水槽时因受侧向收缩，发生临界流现象，过槽流量与槽前水深呈一定的关系。根据这种关系制定水深一流量表用来测定渠道流量。
平底抛物线无喉段量水槽由进口收缩渐变段、抛物线形喉口和出口扩散渐变段三部分组成，如图6－5。通过量水槽的流量只与槽前水深和量水槽的几何尺寸有关。
平底抛物线形无喉段量水槽喉口断面的方程为
适宜断面收缩比ε值可由表6－8初选，当糙率n≤0．013时，表中ε。值增加0．05；n≥0．017时，ε值减小0．05；量水槽有跌水或陡坡时，ε值取0．6～0．65。并保证初选的ε值必须使在渠道设计流量下量水槽下游水深h下（即渠道正常水深）与量水槽上游水深h上的比值为0．88，否则需要重新选择ε值。
连接渠道与量水槽的进口收缩渐变段收缩比ε与出口扩散渐变的扩散比均为1:6，而且进、出口渐变段的长度也相同，为
水尺应安装在量水槽的上游，U形渠槽内壁距进口渐变段前沿1～2倍的渠深，并高于收缩段底平面以上5毫米处，以便于观测。
（2）流量计算通常情况下，U形渠道为自由流，简化后流量计算公式为
（3）施工安装方法抛物线形量水槽可采用喉口预制、整体浇注的施工方法，具体步骤如下：
①预做抛物线形堰板：根据U形渠道断面尺寸和比降，选择量水槽的收缩比及相应尺寸。然后按选定的抛物线方程先在坐标纸上点绘出抛物线形状，将坐标纸贴于五合板或其他板材上，描绘出抛物线轮廓，切割成堰板。堰板项应保留一横档，以防安装堰板时变形，堰板外轮廓呈倒梯形，以便于上、下插入渠内，起固定作用，中部则可贯通浇注，以保证量水槽的整体坚固性。
②安装堰板：在渠道侧墙及渠底开挖宽约3厘米的窄缝，将堰板插入，并使其竖直，堰上中心线与渠道中心线一致，堰口底部高程与水尺处的渠底高程应严格水平。冻害地区，堰板底部应做防冻处理。
③浇注进、出口渐变段：固定堰板后，用混凝土逐层填筑进、出口渐变段，浇注充分后，用直尺水平自下而上刮面，并用优质砂浆抹面，使进、出口渐变段与堰口的交界面连接光滑、平整。最后，安装水尺。
（4）适用条件及特点抛物线形量水槽应安装在渠道衬砌良好、比降均匀的顺直渠段上，其长度应大于渠顶宽度的5倍。距上游转弯渠系建筑物距离应大于最大水深30倍，以免造成淹没流，条件允许时，可在附近设5厘米的跌坎。
平底抛物线形量水槽的性能特点为：量水精度高，误差小于3．5％；测流幅度大；渠道变水高度小，在坡降较缓的斗渠上（i=1/1000），最大壅水高度为1～5厘米；自由流范围大，临界淹没（潜没）度达到0．85～0．91，同类梯形渠道矩形无喉段量水槽的临界淹没度仅为0．65～0．8；利于通过泥砂和漂浮物。
该量水槽的技术工艺特点是：
①曲线渠道与曲线形喉口连接流畅，槽前水位稳定，利于测流；
②型号选择灵活，不同尺寸的U形渠均可采用相同收缩比ε，可制定出相应流量表；
③施工简单、工程量小、坚固耐用，喉口部分可用混凝土预制件（在无冻害地区用三合板制作），进、出口渐变段可先用砂浆粗抹后用直尺自下而上刮制成形，施工工程量仅需水泥60～80千克，砂0．1～0．13米3，比矩形无喉段量水槽省料30％，比巴歇尔槽省料80％以上。 | 
