［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(jì) 在閘涵規範化(hua)維護管理中的(de)應用開展專題(tí)探究，參考測得(dé)的水位h和設定(ding)的不同糙率常(chang)數n，分别利用纜(lǎn)道流速儀、超聲(shēng)流量計、洩流曲(qǔ)線查算以及公(gōng)式計算，對流量(liàng)實施了多次比(bǐ)測，從圖表數據(ju)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(xiè)流曲線獲得的(de)流量誤差最大(dà)，而纜道流速儀(yi)測量和超聲流(liu)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(xing)較好，呈現緊密(mì)關聯狀态🐇。由此(ci)可以看出，涵閘(zha)流量測量管理(li)應用超聲流量(liàng)測量技術是可(kě)行的，其測量精(jing)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(kè)題㊙️，借助技術手(shou)段實現數據化(hua)控制、維護和管(guan)理，可以使閘♋涵(han)維🔆護管✊理更數(shù)據化、科學化和(he)規範化。案例閘(zhá)涵實例應🔴用數(shù)據，借助具♊體流(liu)量測量實驗分(fen)析，對閘涵維護(hù)管理應用超聲(shēng)流量計測流開(kāi)展專題探究，以(yǐ)爲同類工程應(yīng)用提供研究和(hé)技🏒術參考。
1超聲(shēng)流量測量原理(li)
　　時下工程選用(yòng)的超聲流量計(jì)多爲基于速率(lǜ)差或多普🏃‍♂️勒原(yuan)理的超聲流量(liang)計，利用逆水流(liu)及順水流超聲(shēng)脈沖速率💰差異(yì)測定流速流量(liàng)。
1.1時差法超聲測(cè)定機理
　　超聲測(cè)定流量實質上(shang)是借助超聲波(bo)測定流速，然後(hòu)通過特定計算(suan)得到流量。當向(xiàng)上遊傳播聲波(bo)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(duì)水深較大，上下(xia)遊流速差異較(jiao)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(cai)🚶‍♀️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(cha)法超聲多聲道(dào)流速測定機理(li)示意見圖1具體(tǐ)✔️所示。

　　式中:θ爲流(liú)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(shù);H爲水深;Ki爲聲道(dao)加權💞積分🏃🏻常數(shu)，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(jiè)助聲波多普勒(lè)頻移率測量而(er)推算💘出閘涵流(liú)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(xi)，流速和相對運(yun)動形成反射波(bō)的多普勒頻移(yi)現象，在反射波(bo)和入射波間形(xing)成差異📞頻率。測(cè)定了這些差異(yi)頻率，就能求解(jie)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(jian)圖2所示。

　　在上述(shu)頻移流量推算(suàn)式中，K=2/(n+1)，c代表介質(zhì)波傳速率;θ爲波(bo)流夾角;f0代表波(bō)源波頻;Δf多普勒(lè)均量頻移，n的取(qu)值可以具體🤩見(jian)表1所示。

2超聲流(liu)量計在李家岸(àn)引黃閘流量測(cè)量實驗中的應(ying)用研究
2.1李家岸(an)引黃閘運行現(xiàn)狀
　　李家岸引黃(huang)閘位處黃泛沖(chong)積平原，擔負着(zhe)附近六個縣(市(shi))的引黃灌溉及(ji)地區生活和工(gong)業用水任務。該(gai)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(kuan)，3m淨高，校核防洪(hong)水位40．52m，設計✉️防洪(hong)水位39．52m，設計，胸牆(qiáng)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(zhá)前減壓平✂️台高(gāo)度32．50m，防沙閘門機(jī)架橋高度38．50m，現有(yǒu)堤頂高度39．00m，最高(gāo)設計運行水位(wei)36．29m，設🔞計灌溉引水(shuǐ)位是28．10m。地方閘管(guan)所出于規範化(hua)管㊙️理的需要，已(yǐ)對其上下遊👨‍❤️‍👨水(shui)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(chuan)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(shěng)市河務管理局(jú)。
2.2流量測量實驗(yàn)
　　實驗結合灌區(qu)放水實施.涵洞(dong)閉啓遵循該閘(zhá)工程操✔️作規範(fàn),流量控制在每(mei)秒100m'的标準範圍(wéi)内,參考灌區放(fang)水一般規律,依(yī)照每秒15m'的級差(cha)，選取确定每秒(miao)100、80.65、50、35、20m'等六個等級實(shi)施。最小涵内水(shui)深不低🚶‍♀️于0.7m,以保(bǎo)障方便流速監(jian)測和流量計算(suan)。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(miàn)粗糙狀态之對(duì)水流影響的一(yī)個綜合常數值(zhí)。粗糙常數n跟水(shuǐ)深、流量以及渠(qú)槽表面粗糙程(chéng)度密切相關.如(rú)果水流挾帶泥(ní)🌐沙，則水流含沙(sha)量㊙️大小也對糙(cao)👄率n有影響🌈。對案(an)例引黃🍓涵閘來(lái)說,一定程度存(cún)在床🐕面相對粗(cū)糙、斷面不規整(zheng)和水流含沙量(liàng)相對大等具體(tǐ)情況,所以參考(kǎo)實測和相關推(tui)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(jī):主機安裝主要(yào)注意電源線和(he)射頻信号電🔱纜(lǎn)🐇的正确接連。連(lian)接電源線要選(xuan)取電壓穩定的(de)電源👨‍❤️‍👨，如果❗電源(yuán)電壓穩态不滿(mǎn)足要求時，應考(kao)慮使🏃🏻‍♂️用穩壓器(qì)，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(jie)。
(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(qi).每涵安裝--對洞(dong)，與主機通🔴過信(xin)号電纜相🔞連。安(ān)裝換💘能器重要(yao)的是換能器定(dìng)位,即找出涵洞(dong)兩邊換能器安(an)裝的準确部位(wei),涵洞🈲中心線與(yǔ)換能器的😘聲路(lù)夾角通常都選(xuǎn)取45o,通常選用激(ji)光經緯定位儀(yí)測量比較準确(què)。換能器安裝好(hao)🍓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(an)裝超聲水位計(jì):不但要有流速(sù)數據,還須掌握(wò)水斷:面面積,才(cái)能實現超聲測(ce)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(mian)高程,過水斷面(mian)的面積也就能(neng)通過計算得出(chu)。超聲水位計就(jiu)是用來測定水(shuǐ)面高程的。在超(chāo)聲流量計的傳(chuan)感器連線正中(zhong)點的正上方涵(han)洞頂闆，爲安裝(zhuāng)超聲水位計❌的(de)正确位置,見圖(tu)3具體所示。

2.2.2流量(liàng)測量方法及步(bu)驟
(1)測量:在确定(ding)一個工況組合(hé)後,同步實施各(ge)種測量，主要有(yǒu):設備🚩測流,确定(ding)标準流量;各個(gè)洞内水位計測(ce)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(liu)量計測定流速(su)，微機自動推算(suan)測驗時段的流(liú)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(kǒu)3m處的水位,不間(jiān)斷觀測或者每(mei)1min觀測--次,之後微(wei)機推算水深,分(fèn)别算出一個測(ce)驗時段👌的水位(wèi)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(liang):首先确定一個(gè)糙率常數n,應用(yong)前述測定的水(shui)深數據推算出(chu)各涵洞的流量(liàng)Q。與标準流量Q比(bǐ)較檢測EQ,是🆚否相(xiàng)等。假如不是相(xiàng)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(jiān)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(liàng)計、洩流曲線查(cha)算以及公式計(ji)⚽算,對流量實施(shī)了多次比測。在(zai)滿足士5%允許誤(wù)差情況👈下,選用(yong)統計解析方法(fǎ)對數據㊙️實施篩(shai)選處理,獲得了(le)滿足實驗解析(xi)的樣本系列,具(jù)✌️體見表2和圖4所(suǒ)示。借助計算機(jī)對實驗數據實(shí)施拟合計算,得(dé)到了水深h與糙(cāo)🐆率常數n的拟合(hé)♈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(bié)非♋常小☔,其中查(cha)算洩流曲線獲(huò)得的流量誤差(chà)最大,而纜道流(liu)速儀測量和超(chāo)聲流量計測量(liang)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(chu),涵閘流量測量(liang)管理應用超聲(sheng)流量測量技術(shù)是可行的,其測(ce)量精度完全滿(mǎn)足工程測量管(guan)理要求。

4結語
　　閘(zha)涵實例應用數(shù)據,借助具體流(liú)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(ji)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(liang);(3)對實驗結果進(jin)行了直方和拟(ni)合比對🔴分析。實(shí)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(hán)閘進行在線自(zì)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(kai)閉控制和開展(zhǎn)數據實時監測(ce)、存儲和報送;(2)超(chāo)聲流量測量🔅，其(qí)精度誤💚差可以(yi)控制在+5%範圍以(yi)内,精度滿足規(gui)範管理需要;(3)流(liú)量監測系統數(shù)據能夠一并傳(chuan)輸到黃☎️委和省(shěng)市專業管理局(ju),并入涵閘遠程(cheng)監控系統,涵閘(zha)數據管理遠程(cheng)化、實.時化和信(xìn)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(zhuǎn)儲功能,保障了(le)曆史數據的安(ān)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(biao),并對曆史數📧據(jù)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(li)的效率更高,效(xiao)果更👨‍❤️‍👨好;(5)水流量(liang)實時監測及信(xin)息化處理，可爲(wèi)涵閘按量刷卡(ka)引水供水提供(gòng)技術發展空間(jian)。

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