非滿管狀態(tài)流動的水路稱作明渠(open channeI),測量明渠中水流流量的儀表稱作明渠流量計。明渠流通剖面除圓形外,還有U形、梯形、矩形等多種形狀。 水路按其形態(tài)分類,各形態(tài)如圖.1所示。ISO通常稱滿水管為封閉管道,流動是在水泵壓力或高位槽位能作用下的強迫流動。明渠流則是靠水路本身坡度形成的自由表面流動。 明渠流量計應(yīng)用場所有城市供水引水渠、火電廠冷卻水引水和排水渠、污水治理流入和排放渠、工礦企業(yè)廢水排放以及水利工程和農(nóng)業(yè)灌溉用渠道。本文重點討論前面幾種工業(yè)和公用事業(yè)適用的流量測量方法和儀表,不包括較大型的水利工程和農(nóng)業(yè)灌溉用的流量測量方法。 國外有人估計,1995年工業(yè)和公用事業(yè)用明渠流量計銷售臺數(shù)約占流量儀表整體的1.6%,約3.5萬臺;若包括較簡易的堰等使用者可自行制造未向市場采購的儀表,實際裝用還要多些。國內(nèi)應(yīng)用尚無估計數(shù)據(jù)。 工業(yè)和公用事業(yè)常用的明渠流量儀表按測量原理大體可分為堰法、測流槽法、流速-水位計算法和電磁流量計法。 1)堰(weir)法 在明渠適當(dāng)位置裝一擋板,水流被阻斷,水位升到檔板上端堰(缺)口,便從堰口流出。水流剛流出的流量小于渠道中原來的流量,水位繼續(xù)上升,流出流量隨之增加,直到流出量等于渠道原流量,水位便穩(wěn)定在某一高度,測出水位高度便可求取流量。 2)測流槽(flume,簡稱槽)法 縮小渠道一段通道斷面成喉道部,喉道因面積縮小而流速增加,其上游水位被抬高,以增加流速所需動能(即增加的動能由所抬高水位位能轉(zhuǎn)變過來),測量抬高水位求取流量。 3) 流速-水位計算法(簡稱流速-水位法) 測出流通通道某局部(點、線或小面積)流速,代表平均流速,再測量水位求得流通面積,乘局部流速與平均流速間的系數(shù),經(jīng)演算求取流量。 4)電磁流量計法 又分為潛水式電磁流量計和非滿管電磁流量計兩類,后者目前國內(nèi)尚未開發(fā)。 潛水式電磁流量計是在渠道中置一擋板截流,擋板近底部開孔并裝潛水電磁流量傳感器,水流從流量傳感器流過從而測出其流量。 非滿管電磁流量計的傳感器直接在管道裝上同口徑圓形暗渠,測量流速的原理與傳統(tǒng)電磁流量計的相同,但還具備測量儀表內(nèi)水位的功能,電極、磁路和測量電路則有較大差別。 | 堰式流量計由堰和相應(yīng)的液位計組成,薄壁堰的測量原理如圖2所示,流量Q按式(1)計算。 (1) 式中 K--------流量系數(shù); h----------堰頂水頭,即離堰口水位高度; n ----------取決于堰缺口形狀的指數(shù),為5/2或 3/2 。 | 常用薄壁堰按缺口形狀分為三角堰、矩形堰和等寬堰,它們的尺寸范圍和流量范圍分別如表1所示。堰口尺寸和表面粗糙度要求可查閱標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程ISO 1438-1,CJ/T3008.1,CJ/T3008.2,JJG771,均有具體規(guī)定。若迎流側(cè)堰口*使用后磨損成園角以及迎流側(cè)堰壁粗糙變化均會產(chǎn)生測量誤差。堰式流量計除堰板部分外,還包括相應(yīng)液位計以及堰板上游足夠長的直渠段和整流段等。 表1 常用薄壁堰適用范圍 堰名稱和形狀 | 流量公式 | 適用范圍/m | 典型流量范圍 | 寬度B或B×b/m | 水頭范圍/m | 流量范圍/(m3/h) | | Q=Kh5/2 | B=0.44~1.0 h =0.04~0.12 D=0.1~0.13 | 0.45 | 0.04~0.120 | 1.08~15.6 | Q=Kh5/2 | B=0.5~1.2 h=0.07~0.26<B/2 D=0.1~ 0.75 | 0.6~0.8 | 0.07~00.260 | 6.6~174 | Q=Kbh3/2 | B= 0.5~6.3 b=0.15~5.0 D=0.15~3.5 ≥0.06 h=0.03~0.45 | (0.9×0.36)~ (1.2×0.48) | 0.03~0.312 | 12.6~540 | Q=Kbh3/2 | B≥0.5 D=0.3~2.5 h=0.03~D (但,h為0.8以下且為B/4以下) | 0.6~8 h.0 | 0.03~0.8 | 21.6~40260 | 注: Q為流量;K為流量系數(shù);h為堰的水頭;B為渠寬度;b為缺口寬度;D為從渠底面到缺口下緣的高度。 堰式流量計的特點; 1) 結(jié)構(gòu)簡單,一般情況下價格便宜,測量精度和可靠性好; 2) 因水頭損失大,不能用于接近平坦地面的渠道; 3) 堰上游易堆積固形物,要定期清理。 3.2 槽式流量計 槽式流量計的常用測流槽有多種形式。在渠道中收縮其中一段截面積,收縮部分液位低于其上游液位,測量其液位差以求流量的測量槽,一般稱作文丘里槽。還有適用于矩形明渠的巴歇爾槽(ParshaII fIume,簡稱P槽),適用于圓形暗渠的帕爾默.鮑魯斯槽(PaImer BowIus fIume,簡稱PB槽)。在歐洲文丘里槽用的較多,在我國則以P槽和PB槽居多。 (1) P槽 P槽外形如圖3所示,喉道寬從25mm至15m,已有定性尺寸。流量Q和喉道上游液位ha間的關(guān)系式中,系數(shù)C和指數(shù)n均因規(guī)格而異。P槽可以用鋼板或木版制成,也可以在現(xiàn)場用混凝土現(xiàn)澆。國內(nèi)已有用聚氯乙烯塑料或玻璃鋼制成的定型商品。對表面粗糙度和尺寸公差I(lǐng)SO 9826、CJ/T 3008.3和JJG 711均提出了要求。 原理上喉道存在流量上限,喉道液位hb與收縮段液位ha的比值(hb/ha稱作淹沒比)應(yīng)小于規(guī)定直,否則便成為淹沒流,且喉道應(yīng)規(guī)定zui高水位。 若P槽下游側(cè)水位顯著上升(例如漲潮,匯合支流流量劇增)會產(chǎn)生測量誤差,有時甚至無法測量,此時可在測量擴(kuò)散段水位hb后,參照J(rèn)JG 711 7.1.4~7.1.6所列圖表計算流量。 P槽流量計的特點是; 1) 水中固態(tài)物質(zhì)幾乎不沉積,隨水流排出; 2) 水位抬高比堰小,僅為1/4,適用于不允許有大落差的渠道。 (2) PB槽 P槽不能用于圓形暗渠,PB槽為圓形暗渠。PB槽原理如圖4所示,圓形斷面收縮成倒梯形喉道,喉道部產(chǎn)生射流(平均流速比水面?zhèn)鞑サ乃ㄋ俣瓤斓牧鲃樱瑴y量上游側(cè)水位ha,求取流量Q, (2) 式中系數(shù)C和指數(shù)n是取決于PB槽口徑和各構(gòu)件形狀尺寸的常數(shù)。倒梯形喉道的PB槽,n大約為2。 PB槽公稱口徑從250到3000mm,與混凝土管尺寸相對應(yīng),其長度是公稱口徑的2~4倍(小口徑段為4倍,大口徑段為2倍)。zui大流量范圍通常如表2所示,但國內(nèi)若干型號產(chǎn)品常為其較小直,達(dá)到zui高允許水位的范圍度標(biāo)準(zhǔn)值為30:1。 | | 表2 PB槽口徑和zui大流量范圍 口徑/mm | zui大流量范圍/(m3/h) | 口徑/mm | zui大流量范圍/(m3/h) | 口徑/mm | zui大流量范圍/(m3/h) | 250 300 350 400 450 500 600 | 50~125 80~200 100~290 150~385 200~680 250~680 400~1080 | 700 800 900 1000 1100 1200 1350 | 600~1600 800~2240 2300~3020 2900~3940 3600~5790 4500~6250 6000~9660 | 1500 1650 1800 2000 2200 | 8000~12570 10000~15950 12000~19830 16000~25810 20000~32750 | | 注:1350 mm以上為參考值。 PB槽的特點是; 1) 在維持自由水面流的管渠內(nèi),管壁粗糙度等條件變化會導(dǎo)致流量值變化,而PB槽幾乎不受管壁粗糙度等條件變化的影響,測量值的*變化小; 2) PB槽的水頭損失在非滿管流儀表中屬于較小的,喉道部槽頂(crest)自清洗*,幾乎不必?fù)?dān)憂固體物的沉淀和堆積; 3) 作為渠道不發(fā)生射流的條件,PB槽上游暗渠坡度必須在20/1000以下,然而實際渠道幾乎沒有會超過該坡度者; 4) 渠道下游側(cè)水深必須小于上游側(cè)水深的85%,不能滿足條件,測量精度會下降,有時甚至無法測量。 3.3 流速-水位流量計 圖5所示是傳播時間法超聲流速計和超聲液位計組成的流速-水位流量計一例,所測流速是線平均流速,水位是測量水位和超聲液位傳感器之間的距離間接求得。也有以測量點流速或局部小面積平均流速(例如多普勒法超聲流速計)和測量實際水位(例如壓力式液位計)組成的流速-水位流量計。 流速計除超聲式外還可用電磁式流速計以及現(xiàn)在用的較少的旋杯式流速計和旋漿式流速計。 圖5所示流速傳感器的位置相距渠床高度Y通常為0.1B(B為渠寬),ISO 6418附錄A則規(guī)定了3~300m聲道長度范圍內(nèi)zui小的Y值。 圖6所示是流速-水位流量計信號系統(tǒng)和運算框圖,vL是流速計實測的平均流速,vL乘上線流速修正系數(shù)KL求得流通面積A的平均流速 ,即 =KLūL.流量Q為 (3) 式中 Kq-----流量系數(shù), Kq=AKL. Kq的值取決于流通面積形狀(矩形、倒梯形、圓形或U形)和渠壁粗糙度。圖中水深度判斷部是判斷水位是否低于流速傳感器,若低于流速傳感器則保持在此之前的流速信號,使之能繼續(xù)運算。 測量“點流速”的流速-水位流量計要引入點修正系數(shù)Kp,即實測點流速與流通截面積平均流速之比。圖7和圖8分別是矩形渠和圓形渠的點修正系數(shù)例,圖中Yp是流速檢測位置離渠床的高度,B為矩形渠寬幅,D為圓形渠內(nèi)徑,H為水深,n為渠壁粗糙度。 流速-水位流量計的特點: 1) 渠道截面形狀不限于矩形,圓形、倒梯形或U形均適用,流量范圍度寬。 2) 水位離渠床距離從接近零到滿位均能測量。暗渠即使達(dá)到滿管,壓力顯著增加時還能測量。 3) 由于從流速和水位二個信號求取流量,即使在受背壓狀態(tài)下流動,也能測量;同樣也可測逆向流(多普勒法流速計則應(yīng)注意,因型號而異)。 4) 幾乎不會發(fā)生固形物堆積現(xiàn)象。超聲流速計和超聲液位計不會阻礙流路,其他型式流速傳感器和液位傳感器尺寸亦相對較小,對流路阻礙也很小。 5) 對于已有渠道安裝容易,不需改造渠道工程。 6) 易受來流流速分布影響,測量場所上下游要有足夠長的直渠渠道。 3.4 潛水式電磁流量計 潛水式電磁流量計需在渠道中置一擋板截流,在擋板底部裝上潛水電磁流量傳感器,如圖9所示。擋板截住渠道,迫使水流只能從流量傳感器中流過,以較原來高的流速通向下游,從而抬高檔板上游的水位,產(chǎn)生擋板上下游水位差h,此水位差的勢能轉(zhuǎn)變?yōu)榱魉?upsilon;的動能,即 (3) 式中 K-----系數(shù);g-------重力加速度。 | 潛水式電磁流量計工作時,液體流動狀況屬于淹沒孔口流,孔口流出速度與孔口在自由表面下的沉沒深度無關(guān),僅取決于上下游的水位差。也就是說,流量測量值與流量傳感器(或分流模型)安裝位置無關(guān),但要求盡可能低,使之運行過程中始終處于淹沒流狀態(tài)。 通過流量傳感器的流速一般為2~3.5m/s, 上游抬高水位在100~300mm之間。 在流量較大而又不能用較大口徑流量傳感器時,為了避免水位差過大,可以用如圖10所示分流模型來擴(kuò)大流通能力。分流模型的流通通道形狀尺寸與流量傳感器*一樣。n個分流模型和一臺傳感器一起安裝在擋板上并用,實際總流量即為傳感器實測流量乘上(n+1)倍。不同流量和允許水位差條件下流量傳感器口徑和分流模型臺數(shù)選配如表3所示。 | 通過流量傳感器的流速一般為2 ~3.5m/s,上游抬高水位在100~300mm之間。 在流量較大而又不能用較大口徑流量傳感器時,為了避免水位差過大,可以用如圖10所示分流模型來擴(kuò)大流通能力。分流模型的流通通道形狀尺寸與流量傳感器*一樣。n個分流模型和一臺傳感器一起安裝在擋板上并用,實際總流量即為傳感器實測流量乘上(n+1)倍。不同流量和允許水位差條件下流量傳感器口徑和分流模型臺數(shù)選配如表3所示。 表3 潛水式電磁流量傳感器和分流模型選擇 zui大流量 /(m3/h) | 10 | 50 | 100 | 200 | 300 | 500 | 800 | 1000 | 2000 | 5000 | 允許水位差/mm | 可選流量傳感器口徑和分流模型臺數(shù)/(mm×n) | 500 | 50×1 | 100×1 | 100×1 | 100×3 200×1 | 100×4 200×1 | 200×2 | 200×3 400×1 | 200×3 400×1 | 200×6 400×2 | 400×4 | 400 | 50×1 | 100×1 | 100×2 | 100×3 200×1 | 100×4 200×1 | 200×2 | 200×3 400×1 | 200×3 400×1 | 200×6 400×2 | 400×4 | 300 | 50×1 | 100×1 | 100×2 | 100×3 200×1 | 200×2 | 200×2 | 200×4 400×1 | 200×4 400×1 | 400×2 | 400×5 | 200 | 50×1 | 100×1 | 100×2 | 100×4 200×1 | 200×2 | 200×3 400×1 | 200×5 400×2 | 200×5 400×2 | 400×3 | 400×5 | 100 | 50×1 | 100×2 | 100×3 200×1 | 200×2 | 200×2 | 200×3 400×1 | 200×5 400×2 | 200×6 400×2 | 400×3 | - | | 潛水式電磁流量計的特點: 1) 無活動件,可測量含有固體顆粒或懸浮體的液體。 2) 可使用于受潮水等形成下游側(cè)水位變化的渠道。 3) 因設(shè)置擋板截流,測量與渠道形狀和上游直渠道狀況無關(guān)。 4) 水頭損失比較大,流量傳感器內(nèi)必須保持滿管流。 5) 擋板前會有一定程度固形物堆積,要定期清理。 3.5 常用液(水)位計 堰式、槽式、流速-水位式流量計 均需配用相應(yīng)的液(水)位計。明渠流量計常用的液位計有浮子式、電容式、壓力式和超聲式。 浮子式液位計在槽(或堰)的水位測量點經(jīng)導(dǎo)水管通至靜水井(見圖11),液位計的浮子在靜水井內(nèi)隨著水位變化而升降,通過液位計內(nèi)凸輪機構(gòu)將液位-流量的指數(shù)函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換成流量。 電容式液位計是測量棒形電極外套絕緣套管,與液體為另一電極的電容量來檢測液位的。電容式液位計有液位比例輸出型和液位函數(shù)輸出型兩類,前者如用于堰槽還需配用相應(yīng)的函數(shù)轉(zhuǎn)換器使之線形化,后者的絕緣套管按照堰(或槽)的液位-流量特性函數(shù)輸出設(shè)計成特殊形狀。 應(yīng)用于明渠流量測量的壓力式液位計有壓力式水深儀、吹氣式液位計和小型壓力傳感器三種。 壓力式水深儀如圖11一例,置與堰上游明渠底部,測量水壓變化推導(dǎo)水位變化。波紋管受壓壓縮,與其相連的差動變壓器鐵芯一起產(chǎn)生位移,經(jīng)差動變壓器轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)轉(zhuǎn)換器運算后輸出流量信號。 | | 吹氣式液位計如圖12所示,將一根吹氣管插入堰槽等上游水位測量位置的渠內(nèi),以略大于zui大流量時水頭的空氣壓力,連續(xù)以恒定流量60~100L/h)送入空氣,吹出氣泡,空氣壓力隨水位而變,測得空氣壓力即可求的得水位。 本儀表安裝簡便,適用于較污臟液體。但需要鋪設(shè)供氣管道和日常供氣氣源,帶來不便。 超聲液位計是測量超聲波從超聲傳感器(換能器)以一定的速度發(fā)射經(jīng)氣-液界面反射回到換能器的時間,以求取水位的液位計,稱之氣介式液位計,圖5所示即為其使用安裝例。用于明渠流量測量的超聲液位計除氣介式外,還有如圖13所示在液體中傳送超聲波經(jīng)液-氣界面反射的液介式液位計,超聲傳感器置于水中。氣介式為非接觸液體測量,適用于有污濁物和腐蝕性液體,但液位存有泡沫等會影響液位測量值;液介式不適用于含有固相雜質(zhì)的液體,但比氣介式受溫度變化影響小,超聲波波長為氣介式的1/5,分辨力和測量精度較高。 | | | 4.1 概述 針對城市供水引水渠、工業(yè)引水和排水渠、污水治理渠道等流量測量特點,應(yīng)考慮以下因素選擇合適的測量方法。 1) 水路大小和形狀,流速范圍,zui大流量和zui小流量; 2) 測量精確度要求; 3) 流量計設(shè)置場所和環(huán)境條件; 4) 液體狀況,潔凈程度,含有固相濃度,腐蝕性; 5) 現(xiàn)場允許落差(或升高水位)和渠道坡度; 6) 與液體接觸的儀表零部件材料; 7) 選用超聲流速計和電磁流速計時要分別對液體濁度或電導(dǎo)率作調(diào)查,其要求可參照超聲流量計和電磁流量計要求。 4.2 估算渠道流量和抬高水位 對于新建單位可通過工藝流程計算渠道流量與擬安裝位置,再選定儀表規(guī)格。對于老企業(yè)添置儀表要估計既有渠道流量和確認(rèn)儀表上游允許升高水位;即確定流量儀表規(guī)格和流量范圍,要取決于渠道峰流量和允許升高水位兩個因素。 (1)估計峰流量 通常有投浮子法和日排放量估算法兩種方法。 1) 投浮子法 既有明渠可采用投浮子法測定和估算流量。選定在zui大流量時,兩人距離L(20~50m)立于直渠道旁,上游一人投放浮子(一般是木制圓片),下游一人在投放木片的瞬間啟動計時,當(dāng)浮子到達(dá)時停止計時,得時間t,求出渠道表面流速υ m/s(υ=L/t) 。再測出渠道流通截面積Am2,便可從式(5)估算流量Q (7) 式中 K---------修正系數(shù),因表面流速大于平均流速,一般取0.84~0.90. 2)從日排放量Qd估算峰流量Qp 在沒有條件用投浮子法或新建系統(tǒng),可采用實際(或設(shè)計)的排放量來估計峰流量,估算公式如式(6)或(7) (6) (7) 式中 Ku------不均勻系數(shù),如為均勻連續(xù)排放,可取1.1~1.2; H -------每天集中排放累計小時數(shù),如為不均勻連續(xù)排放,則按集中排放小時計算。 (2) 確定抬高水位 除流速-水位流量計和非滿管電磁流量計外,渠道安裝流量計后其上游均要抬高水位。對于新設(shè)計的渠系可按測量流量范圍和周邊環(huán)境條件全面考慮確定升高水位高度。對于現(xiàn)有渠道在選定流量計時,要考慮上游渠系水位抬高后的影響(如水位是否會漫溢出渠道),然后再按確定的水位升高高度和峰流量值選定儀表規(guī)格。 4.3 渠用流量儀表適用范圍和性能比較 常用渠用流量儀表適用范圍和性能比較歸納如表4。 表 4 渠用流量儀表性能比較 測量方法 比較項目 | 堰法(薄壁堰) | P槽法 | PB槽法 | 流速-水位法 | 潛水電磁法 | 適用渠道 類型 | 明渠 | 明渠 | 圓形暗渠 | 明渠、暗渠 | 明渠、暗渠 | 流量檢測 結(jié)構(gòu)特征 | 渠道要截流,檢測件結(jié)構(gòu)簡單 | 渠道一段要裝入槽,檢測件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 | 渠道一段要裝入槽,檢測件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 | 不必改動渠道,流量檢測要用流速計 | 渠道要截流,檢測件為本體,分流模型擴(kuò)大流量 | 檢測儀表 | 液位計 | 液位計 | 液位計 | 流速計+液位計 | 本儀表直接測量 | 渠寬、喉寬或口徑 | 渠寬: 450-8000 | 喉寬:25-240 (15200) | 口徑:150-1800 (3000) | 渠寬:300-1000 口徑:300-500 | 口徑:500-400 (600) | 流量或流速范圍 | 15-40000m3/h 三角堰 小流量 矩形堰 中流量 等寬堰 大流量 | 30-15000 (33000)m3/h | 20-12000 (4200)m3/h | 流速:0-20m/s | 10-5000m3/h | 測量精確度誤差/(%FS) | 1-3 | 3-5 | 3-5 | 3-5 | 單獨傳感器:1.5 帶分流模型:2.5 | 流量范圍度 | (10-20):1 | (20-30):1 | (20-30):1 | (20-100):1 | 10:1 | 抬高水位/mm | 200(120)-80 | 75-200 | 口徑的 (1/20-1/30) | 無 | 100-500 | 上游側(cè)固態(tài)物是否沉積和排泄程度 | 會沉積,不會排泄,要定期清除 | 不會沉積,隨物排泄 | 不會沉積,隨流排泄 | 不會沉積,隨流排泄 | 會沉積,能部分隨流排泄 | 上游直渠段長度要求/mm | 1500-24000(其中整流流部690-12000) | 300-20000 | 上游側(cè):≥(5-10)倍的口徑 下游側(cè):≥2倍口徑 | 上游側(cè):≥(10-15)倍渠道(或口徑) 下游側(cè):≥5倍渠寬(或口徑) | | 對液體的 要求 | 無特殊要求 | 無特殊要求 | 無特殊要求 | 傳播時間法超聲流速計;濁度≤5000mg/L多普勒法超聲流速計:濁度60-5000mg/L | 液體導(dǎo)電率≥10-4s/cm測量廢水、下水不存在問題 | 各類儀表的特點前文已有所論述,現(xiàn)在做綜合比較。 1)水頭損失或上游側(cè)抬高水位 流速-水位法沒有因測量帶來水頭損失,其余幾種方法渠道均要被截流或裝入一段流量檢測件段,抬高上游水位。潛水電磁流量計由于可裝分流模型,升高水位可比較靈活地選擇。 2) 安裝方便性 流量檢測件本身和安裝以槽zui為復(fù)雜,堰和潛水電磁流量傳感器相對簡單。 對已有渠道改造,安裝流量檢測件時挖掘工程量大,特別是暗渠要設(shè)置檢查井(陰井),往往成為否定選用方案的原因。 除潛水電磁法外,其他各類方法均有直渠道要求,這給選擇測量點位置帶來許多制約條件。 | | | 本節(jié)僅就堰式、槽式和流速-水位式流量檢測件的安裝要求做些說明,各種液位計、壓力傳感器和潛水電磁流量傳感器則參閱有關(guān)資料。 5.1堰式流量計 堰板上游水路要設(shè)置整流段、整流裝置段和導(dǎo)流段,尺寸要求如圖14所示。若不設(shè)置整流裝置,則整流段的長度L1應(yīng)為渠寬(B)10倍以上。 畫圖 圖14 堰上游整流裝置水路 導(dǎo)流段的儲水容量應(yīng)盡可能大,導(dǎo)流段的寬度和深度可以比整流段大些,導(dǎo)流段的側(cè)壁高度應(yīng)比整流段側(cè)壁高些,以防止水位上漲溢出。整流裝置段的寬度和整流段相等,側(cè)壁高度則與導(dǎo)流段相等。 整流段底部水平面要求與側(cè)面垂直,充滿水后不變形;軸線應(yīng)為直線,寬度要大體*。 畫圖 圖15堰板安裝位置 堰板應(yīng)按圖15所示垂直安裝在支板上游側(cè)面,為防止下游側(cè)支板干擾水舌正確流動,支板必須低于堰口與水平線向下成450角的平面以下。 畫圖 圖16 下游側(cè)水面影響 為防止下游側(cè)水面影響,堰板下游水位應(yīng)低于零水位(即堰缺口)150mm,如圖16所示。若下游水位上升要影響自然落下的水流,就不能準(zhǔn)確測量流量。因此要事先調(diào)查下游側(cè)水位。 須為清除堰板上游堆積物提供條件。用于下水道或污水排放時,液體中沉淀物堆積改變尺寸D(見圖14)從而影響流量系數(shù),且堵塞整流裝置,破壞正常流速分布,因此須為清除堆積物提供條件。 5.2 P槽流量計 流入側(cè)水路的流速分布要影響測量精度,因此要注意以下各點。 1) 要有一段截面積不變的直渠道。在急彎道或與支路匯合產(chǎn)生局部混合流動時,至少要有5~10倍喉寬長度的直渠道,盡可能更長些。 2) 渠道與槽本體連接部位底平面要有1:4斜率,側(cè)壁要有曲率半徑為2倍以上zui大流量水位高度的曲面,或與中心線成450傾斜的平面。 3) 如渠道某處產(chǎn)生水力學(xué)水躍現(xiàn)象時,槽體應(yīng)遠(yuǎn)離該處,至少應(yīng)裝在有30倍zui大流量水位高度距離的下游。 4) 為改善流動條件,可在水位測量點上游10倍zui大流量水位高度的距離設(shè)置整流板。 5) 設(shè)置槽體后渠道上游水位升高,注意防止水溢出渠道,必要時按現(xiàn)場條件挖深渠道或加高渠側(cè)壁。 流出側(cè)水路要注意勿使其產(chǎn)生淹沒流或逆向流,注意清除堆積物。 槽本體內(nèi)流動狀態(tài)要注意以下兩點。 1) 喉道處的流動必須是臨界流。為滿足喉道段水位hb和收縮部水位ha的比值(即淹沒比)符合規(guī)定直,槽頂要有一定高度。并且停止流動時流出端水位不超過槽頂。 2) 要檢查和確認(rèn)安裝后狀態(tài)和尺寸; • 收縮部底面(即槽頂)的水平; • 喉道兩側(cè)平行度和垂直度; • 渠道中心線和槽本體流動方向中心的*性。 液位計安裝要注意以下各點; 1) 直線測量 水位測量位置應(yīng)在槽本體中心線和導(dǎo)水口垂直交點,安裝時液位計應(yīng)盡量接近該點。 2) 間接測量 間接測量需設(shè)靜水井和導(dǎo)水管,應(yīng)注意以下事項: • 靜水井應(yīng)盡可能靠近槽本體垂直安裝,靜水井底部應(yīng)低于槽頂; • 為清除靜水井底部沉積物,應(yīng)設(shè)排污閥和沖洗用水管; • 導(dǎo)水管內(nèi)徑原則上為20~50mm,導(dǎo)水管距離較長時應(yīng)選擇較大內(nèi)徑。 3) 零點設(shè)置 液位計的零點應(yīng)以槽頂為設(shè)定零點。 5.3 PB槽流量計 PB槽流量計安裝在圓形暗渠檢查井內(nèi)時。安裝和維護(hù)應(yīng)注意以下事項。 1) 下井安裝時要充分考慮缺氧和有害氣體,采取必要措施。 2) 安裝槽本體時喉部槽頂(即底面)要保持水平位置,傾斜安裝會影響測量精度; 3) 上游側(cè)至少要有5~10倍槽名義口徑的直管段。 4) 若下游側(cè)有阻礙物或漲落潮會形成逆流時,PB槽槽頂高度應(yīng)高于下游側(cè)水位高度。 5) 槽體和暗管連接處用環(huán)氧系材料等充填,勿使泄漏。 6) 若槽進(jìn)口部有砂土等固形物堆積時,應(yīng)及時清理。 5.4 流速-水位流量計 圖5所示為傳播時間法超聲流速計和超聲液位計組成的流速-水位流量計按裝例。流速傳感器的檢測位置通常離渠底距離為0.1B(B為槽寬)。流量計安裝位置應(yīng)避免選擇在臨近流速分布擾動源的下游,要求有足夠長度直渠段。 |