明渠流量計(jì)主要用于水庫(kù)、河流、水利工程、農(nóng)田灌溉和涵洞等的流量測(cè)量。由于它主要采用堰槽法和流速面積法計(jì)算輸水?dāng)嗝娴牧髁浚浒惭b方法將直接影響測(cè)量結(jié)果和精度。

如何安裝明渠流量計(jì)

明渠測(cè)流方法原則上可分為兩類(lèi):水位法和流速面積法。

水位法是測(cè)量量水建筑物上游(或上下游)水位，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式或?qū)嶒?yàn)曲線換算成流量。

流量法不需要建量水樓，通過(guò)測(cè)量水的截面積(其實(shí)水的截面積是通過(guò)測(cè)量水位換算得到的)和橫截面流量就可以得到流量。

一、水位法

水位法需要修建測(cè)水建筑物，整體精度不高。一方面，當(dāng)沿渠道的水頭差較小時(shí)，量水建筑物會(huì)產(chǎn)生水頭損失，影響渠道水流；另一方面，當(dāng)?shù)刃ㄖ锵掠胃浇藿ㄩl門(mén)等擋水建筑物時(shí)，會(huì)在量水建筑物處形成淹沒(méi)出流，此時(shí)測(cè)量精度會(huì)大大降低。

水位法一般適用于寬度小或流量小的渠道。當(dāng)渠道寬度超過(guò)1米時(shí)，量水樓的成本會(huì)增加很多。這時(shí)候如果不建量水樓，而是用渠道的水位流量經(jīng)驗(yàn)關(guān)系曲線直接測(cè)流量，精度會(huì)很低。

二、速度面積法

流量法不需要建測(cè)水樓，通過(guò)測(cè)量水的截面積(實(shí)際上是水的截面積由實(shí)測(cè)水位換算而來(lái))和斷面流量就可以得到流量，而且精度高，不受下游頂進(jìn)水的影響。液位的測(cè)量可以通過(guò)安裝液位計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，下面重點(diǎn)介紹截面流速的測(cè)量。

2.1.聲學(xué)時(shí)差法

時(shí)差法適用于清水環(huán)境，水中不能有太多氣泡和雜質(zhì)。安裝在通道兩側(cè)，安裝精度高，維護(hù)成本高，目前很少使用。

物理安裝圖如下:

安裝圖如下:

聲波時(shí)差法可分為單通道和多通道。測(cè)量示意圖如下:

2.2.聲學(xué)多普勒方法

聲學(xué)多普勒明渠流量計(jì)適用于含有氣泡和雜質(zhì)的水。安裝在通道底部或側(cè)壁，安裝精度低，測(cè)量精度高，維護(hù)成本低，目前應(yīng)用廣泛。

物理安裝圖如下:

安裝圖如下:

2.3.電磁法

電磁法適用于電導(dǎo)率穩(wěn)定、整體速度高的水體。安裝在通道側(cè)壁，安裝精度高，維護(hù)成本低。由于受水環(huán)境影響較大，數(shù)據(jù)容易波動(dòng)，目前在明渠中很少使用。

物理安裝圖如下:

安裝圖如下:

電磁法也可分為單通道和多通道。實(shí)際安裝圖如下:

如何提高測(cè)量精度

在實(shí)際應(yīng)用中，上述測(cè)量方法的實(shí)際測(cè)量精度與理論精度(即儀器的出廠校準(zhǔn)精度)必然存在一定的差距，這主要是由于安裝位置、安裝精度、數(shù)據(jù)處理方法、校準(zhǔn)方法等原因造成的。因此，提高測(cè)量精度主要從這幾點(diǎn)入手:

一、調(diào)整安裝位置

盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)斷面的直槽，滿足前10、后5的要求(儀器上游直段均為10倍槽寬，下游直段均為5倍槽寬)。如果達(dá)不到這個(gè)要求，水的流態(tài)就不會(huì)很穩(wěn)定，測(cè)量結(jié)果就會(huì)過(guò)大或過(guò)小。這時(shí)候就需要進(jìn)行修正，一般是乘以一個(gè)修正系數(shù)(現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定產(chǎn)生的)或者調(diào)整安裝位置。

b、提高安裝精度

主要針對(duì)速度探頭的安裝角度和位置的準(zhǔn)確性。如果安裝角度有偏差，結(jié)果會(huì)有一個(gè)固定的誤差系數(shù)。此時(shí)，為了提高測(cè)量精度，需要調(diào)整安裝角度或乘以一個(gè)修正系數(shù)。

c、數(shù)據(jù)處理方法

主要是指在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有各種干擾(比如測(cè)量時(shí)有魚(yú)在流速探頭附近游動(dòng))，使得個(gè)別數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或完全失真。如果測(cè)量時(shí)間間隔較大，這些失真數(shù)據(jù)會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大影響，因此需要增加測(cè)量時(shí)間間隔的密度，刪除或平滑失真數(shù)據(jù)。

D.校準(zhǔn)法

標(biāo)定時(shí)，需要保證測(cè)點(diǎn)的斷面過(guò)流率在一定時(shí)間內(nèi)保持不變，否則同一水位在水位上升或下降的過(guò)程中會(huì)對(duì)應(yīng)不同的流量，導(dǎo)致標(biāo)定系數(shù)結(jié)果變大(下降)或變小(上升)。還有一點(diǎn)需要注意的是，要選擇一個(gè)或幾個(gè)合適的水位進(jìn)行標(biāo)定，不能選擇極端水位。當(dāng)無(wú)法獲得實(shí)際斷面流量的準(zhǔn)確值時(shí)，可通過(guò)對(duì)稱(chēng)法或反向法安裝儀器來(lái)抵消系統(tǒng)誤差。

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