［摘要］依據(ju)該閘涵實例應(yīng)用數據，借助流(liú)量測量實驗分(fèn)析，超聲流量計(ji) 在閘涵規範化(hua)維護管理中的(de)應用開展專題(ti)探究，參🈚考測得(dé)的水位h和設定(dìng)的不同糙率常(chang)數n，分别利用纜(lan)道流速儀、超聲(sheng)流量計、洩流曲(qu)線查算以及公(gōng)式計算🏒，對流量(liang)實施了🔴多次比(bǐ)測，從圖表數據(jù)比測結果看出(chū)🌏，四類測量結果(guǒ)相互差别非常(cháng)小，其中查♊算洩(xie)流曲線🚩獲得的(de)流量誤差最大(da)，而纜道流速儀(yí)測量和超聲✂️流(liú)量計測量的流(liú)量最爲相近。超(chao)聲測🈲量的水深(shēn)👣與糙率拟合性(xìng)較好，呈現🌈緊密(mì)關聯狀态。由此(ci)可以看出，涵閘(zhá)流量測量管理(li)應用超聲流量(liang)測量技術💁是可(kě)行的，其測量精(jīng)度完全滿足工(gong)程測量管理要(yào)求。
　　閘涵維護管(guǎn)理既是一個管(guan)理學課題，也是(shi)一個技術類課(ke)題，借助技術手(shǒu)段實現數據化(hua)控制、維護和管(guǎn)理，可以使閘涵(han)維護管理更數(shu)據化、科學化和(he)規🔞範化。案💚例閘(zha)涵實例應用數(shù)據，借助具體流(liu)量測量實驗分(fèn)析🔅，對閘涵維護(hù)管理應用超聲(shēng)流量計測流開(kai)展專題探究，以(yǐ)爲同類工程應(ying)用提💚供研究和(he)技♋術參考。
1超聲(sheng)流量測量原理(li)
　　時下工程選用(yong)的超聲流量計(ji)多爲基于速率(lü)差或多普勒原(yuán)⛷️理的超聲流量(liàng)計，利用逆水流(liú)及順水流超聲(sheng)脈沖速率♻️差異(yi)測定流速流量(liàng)。
1.1時差法超聲測(ce)定機理
　　超聲測(ce)定流量實質上(shàng)是借助超聲波(bo)測定流速，然後(hou)☎️通過⁉️特定計算(suan)得到流量。當向(xiang)上遊傳播聲波(bō)時，其波速下降(jiàng)，向下遊傳播🎯聲(shēng)波時，其波速提(ti)高。要測定準确(que)流量，尤其是對(dui)✊水深較大，上下(xia)遊流速差異較(jiào)大的大型渠道(dào)，要求應用多層(ceng)換能器🙇🏻，以多聲(shēng)道測定方法才(cái)能更加準确地(dì)測出流速演變(biàn)量，從而🈲準确計(ji)算出流量。時差(chà)法超聲多聲道(dào)流速測定機理(lǐ)示意見圖1具體(tǐ)🌈所示。

　　式中:θ爲流(liu)向與波向夾角(jiǎo);L爲聲道長度;v爲(wei)流速均值;T爲順(shun)逆流時㊙️間均值(zhí);ΔT爲順逆流的時(shi)間差;i爲聲道數(shu);H爲水深;Ki爲聲道(dao)加權積分👉常數(shù)，B=(B1+B2)/2。
1.2多譜勒頻移測(ce)流機理
　　多普勒(le)頻移測流是借(jie)助聲波多普勒(le)頻移率測量😄而(er)推算出閘涵流(liu)量的方法。超聲(sheng)發生器與流體(tǐ)顆🧑🏽‍🤝‍🧑🏻粒間存在着(zhe)相對運動關系(xì)，流速和相對運(yun)動形成反射波(bo)🈚的多普📧勒頻移(yi)現象，在反射波(bo)和入射波間形(xíng)成差異頻率。測(cè)定了這些差💜異(yì)頻率，就能求解(jiě)出對應的流速(su)，進而得到流量(liàng)。爲了更加有效(xiao)地獲取多普勒(le)頻移❌信号，超聲(sheng)多普勒頻移流(liu)量計一般均選(xuǎn)用收發一體的(de)換能器❗，具體見(jiàn)圖2所示。

　　在上述(shù)頻移流量推算(suan)式中，K=2/(n+1)，c代表介質(zhi)波傳速率;θ爲💔波(bo)流夾角;f0代表波(bo)源波頻;Δf多普勒(le)均量頻移，n的取(qu)值可以🥰具體見(jian)表1所示。

2超聲流(liú)量計在李家岸(an)引黃閘流量測(ce)量實驗中的應(ying)用✔️研究📱
2.1李家岸(an)引黃閘運行現(xian)狀
　　李家岸引黃(huang)閘位處黃泛沖(chòng)積平原，擔負着(zhe)附近六個縣(市(shì))的引黃灌溉及(jí)地區生活和工(gōng)業用水任務。該(gāi)閘涵爲箱式鋼(gang)筋混凝💜土構造(zào)，全長81m，屬1級建築(zhu)，3聯9孔，每孔3m淨寬(kuān)，3m淨高，校核防洪(hóng)水位40．52m，設計防洪(hong)水位39．52m，設計，胸牆(qiang)頂高度28．88m，底闆高(gao)度25．88m，堤頂🐉高度41．62m，機(jī)架🈲橋頂高度💃42．00m，閘(zha)前減壓平台高(gāo)度32．50m，防沙閘門機(ji)架橋🌍高度38．50m，現有(yǒu)堤✉️頂高度39．00m，最高(gao)設計運行水位(wèi)36．29m，設計灌溉引水(shuǐ)位是28．10m。地方閘管(guǎn)所出于規💋範化(huà)管理的需要，已(yǐ)對其上下遊🔞水(shuǐ)位、流速和流量(liang)實施了超聲實(shí)時監測，現場數(shu)據經過線纜傳(chuán)至監控室計算(suan)機系統，然後以(yǐ)微波技術上傳(chuán)給黃委以⭕及省(sheng)市👈河務管理局(ju)。
2.2流量測量實驗(yàn)
　　實驗結合灌區(qu)放水實施.涵洞(dòng)閉啓遵循該閘(zha)工程操作規範(fàn),流量控制在每(měi)秒100m'的标準範圍(wéi)内,參考灌區放(fàng)水一般規律,依(yī)照每秒15m'的級差(chà)，選取确定每秒(miao)100、80.65、50、35、20m'等六個等級實(shí)㊙️施。最小涵内水(shuǐ)深不低于0.7m,以保(bao)障方便流速監(jiān)測和流量計算(suàn)。保持各涵洞水(shui)🍓位基本一緻。糙(cao)率又稱粗糙常(chang)數,一般以n表示(shì),是反映渠壁面(mian)⭕粗糙狀态之對(duì)水流影響的一(yī)個綜合常數值(zhi)。粗糙常數n跟水(shui)深、流量以及渠(qu)槽表面粗糙程(chéng)度密切相關🔞.如(ru)果水流挾帶泥(ní)沙，則水流含沙(shā)量大小也對糙(cāo)🔴率n有影響🆚。對案(an)例引黃🛀涵閘來(lai)說,一定程度存(cún)在床❓面相對粗(cu)糙、斷面☀️不規整(zhěng)和水流含沙量(liàng)相對大等🍉具體(ti)情況,所以參考(kao)實測和相關推(tuī)算,确定最小n值(zhí)☔在0.035,最大n值在0.100。
2.2.1超(chāo)聲流量計安裝(zhuang)步驟
(1)安裝主機(ji):主機安裝主要(yao)注意電源線和(hé)射頻信号電纜(lan)的正确接連。連(lian)接電源線要選(xuǎn)取電壓穩定的(de)電源🐕，如果電源(yuan)電壓穩态不滿(mǎn)足要求時，應考(kǎo)慮使🧑🏾‍🤝‍🧑🏼用穩壓器(qi)，以确保電源電(diàn)壓符合主機的(de)要求。架設😄信号(hào)電纜,其兩端須(xū)給與一定的識(shí)别标🌏記,以防止(zhǐ)電纜與主機及(ji)換能器連接時(shi)因不易🏃🏻分辨而(er)導緻♈錯誤連接(jiē)。
(2)安裝換能器:實(shi)驗選用時差型(xíng)超聲波流量計(jì)測定流速,測量(liang)🌈探🔆頭爲換能器(qì).每涵安裝--對洞(dòng)，與主機通過信(xin)❤️号電纜相👣連。安(ān)裝換🈲能器重要(yào)的是換能器定(dìng)位,即找出涵洞(dòng)兩邊換👨‍❤️‍👨能器安(an)裝的準确部位(wèi),涵洞中心線與(yu)換能器的聲路(lù)夾角通常都選(xuan)取45o,通常選♍用激(ji)光經緯定位儀(yi)測量比較準确(que)。換能器安裝好(hǎo)後,要準确測出(chu)💋聲路角、聲路高(gāo)⚽、聲路長等換能(néng)器現場安裝狀(zhuàng)态基本✂️參數。.
(3)安(ān)裝超聲水位計(ji):不但要有流速(su)數據,還須掌握(wo)水✊斷:面面積,才(cái)能實現超聲測(cè)定流量。涵洞斷(duàn)面--般情況下都(dou)是确定📞的,所🈚以(yi)隻要測出水面(miàn)高程,過水斷✂️面(mian)的面積也就能(néng)通過❤️計算得出(chu)。超聲水位計就(jiù)是用來測定水(shuǐ)面高程的。在超(chao)聲流量計的傳(chuan)感器連線正中(zhōng)點的正上方涵(han)洞頂闆，爲安裝(zhuang)超聲水位計🔴的(de)正确位置,見圖(tu)3具體所示。

2.2.2流量(liang)測量方法及步(bù)驟
(1)測量:在确定(ding)一個工況組合(hé)後,同步實施各(gè)種測量🔆，主要有(you):設備測流,确定(ding)标準流量;各個(gè)洞内水位計測(cè)各涵水位，微機(jī)機自動🌈推算該(gai)時段的水位均(jun)值;各個洞内流(liú)量計測定流速(sù)，微機自動推算(suan)測驗時段的流(liu)速均值;參考🏒對(dui)應底闆高度,各(ge)個涵洞觀測💯出(chū)口和距離出口(kou)3m處的水位,不間(jiān)斷觀測或者每(měi)1min觀💛測--次,之後微(wei)機推算水深,分(fèn)别算出一個測(cè)驗時段的水位(wei)均值;與此同時(shi)參考對應底闆(pan)高度推算水深(shen)。
(2)推算各洞流量(liàng):首先确定一個(ge)糙率常數n,應用(yong)前述測🧑🏽‍🤝‍🧑🏻定🥰的水(shui)☁️深數據推算出(chū)各涵洞的流量(liàng)Q。與标準流😍量Q比(bǐ)較檢測EQ,是否相(xiang)等。假🈲如不是相(xiang)等,則需對糙率(lǜ)常數n進行必要(yao)調整。多次不停(ting)觀測，直到發現(xian)n0始終在一定範(fan)圍内循環變化(huà),則在其中最終(zhong)選取一-個✨中間(jian)值供計算所用(yong)。
3實驗結果分析(xī)
　　參考測得的水(shuǐ)位h和設定的不(bú)同糙率常數n,分(fèn)别利用纜道流(liú)速儀、超聲流量(liang)計、洩流曲線查(cha)算以及公式計(jì)算,對🍉流量實施(shi)了多次比測。在(zài)滿足士5%允許誤(wu)差情況🤞下,選用(yòng)統計解析方法(fǎ)對數據實施篩(shāi)選處理,獲得了(le)🐅滿足實驗解析(xi)的樣本系列,具(ju)體見表2和🚩圖4所(suǒ)示。借助計算機(jī)對實驗數據實(shi)施拟合計算,得(dé)到了水深h與糙(cāo)率常數n的拟合(he)曲線，具體見圖(tu)5所示。

　　從圖表數(shù)據比測結果中(zhōng)看到,四類測量(liàng)結果相互⭐差🔴别(bie)非常小,其中查(chá)算洩流曲線獲(huò)得的流量誤差(cha)✍️最大,而纜🔱道流(liu)速儀測量✍️和超(chao)聲流量計測量(liàng)的流量最爲相(xiang)近。超聲測量的(de)水深與糙率🔴拟(nǐ)合性較好,呈現(xian)緊密關聯狀态(tai)。由此可以看出(chū),涵閘流量測量(liang)管理應用超聲(shēng)流量測量技術(shu)是可行的,其測(cè)量精度完全滿(man)足✌️工程測量管(guan)理要求。

4結語
　　閘(zha)涵實例應用數(shu)據,借助具體流(liu)量測定試驗解(jie)析,對閘涵規範(fan)化維護管理應(ying)用超聲流量計(jì)測流進行專題(ti)探讨。基本收獲(huò):(1)梳理介紹了超(chāo)聲流量測量💃原(yuan)理;(2)開展了應用(yong)超聲流量計進(jin)行閘涵流量在(zai)線自動化測量(liàng);(3)對實驗結果進(jìn)行了直方和拟(nǐ)合比對分析。實(shi)驗得🤟出的現實(shi)和前瞻性判斷(duan)是:(1)超聲流量😘計(ji)可以對引黃涵(han)閘進行在線自(zi)動化測流，能🐉夠(gòu)幫助工程管💃理(lǐ)人員對涵閘運(yun)行實現閘門開(kāi)閉控制和開展(zhǎn)數據實時監測(cè)、存儲和報送;(2)超(chāo)聲流量測量，其(qí)精度誤差可以(yǐ)控制在+5%範圍以(yi)内,精度滿足規(gui)範管理需要;(3)流(liu)量監測系統數(shù)據能夠一并🔴傳(chuán)輸到黃委和省(sheng)市專業管理局(ju),并入🆚涵閘遠程(chéng)監控系統,涵閘(zha)數據管理遠程(chéng)化、實.時化和信(xin)息化質量大幅(fu)提♻️升;(4)可以借🔞助(zhu)計算機系統的(de)強大功能,建立(li)實時涵閘信息(xī)數據庫,自動實(shí)施數據備份🐇、轉(zhuan)儲功能,保障了(le)曆史數據的安(an)全性;對接收到(dào)的諸種數據統(tong)計解析,自動生(sheng)成日、月、年報表(biǎo),并對曆史數🌈據(ju)按諸多條件實(shí)施查詢、記錄、修(xiū)改及打印,應用(yòng)數據化信息🌈開(kāi)展規範化管理(lǐ)的效率更高,效(xiào)果更😍好;(5)水流量(liàng)實時監測及信(xin)息化處理，可爲(wei)涵閘按量刷卡(kǎ)引水供水提供(gòng)技術發展空間(jian)。

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