［摘要］依據(ju)該閘涵實例(lì)應用數據，借(jiè)助流量測量(liang)實驗分析，超(chāo)聲流量計 在(zai)閘涵規範化(huà)維護管理中(zhong)的應用開展(zhan)專題探究🔱，參(cān)考👣測得的♊水(shui)位h和設定的(de)不同糙率常(chang)數n，分别利用(yòng)纜道流🧡速儀(yí)、超聲流量💞計(jì)、洩流曲線查(chá)算以及公式(shì)計算，對流量(liang)實施了多次(ci)比測，從圖🈲表(biao)數據比測結(jie)果看出😍，四類(lèi)測量👄結果相(xiang)互差别非常(chang)小，其中查算(suàn)洩流曲線獲(huò)得的流量誤(wù)差最大，而纜(lǎn)道流速儀測(ce)量和超聲流(liu)💯量計測量的(de)流量最爲相(xiàng)近。超聲測量(liàng)的水深與糙(cāo)率🙇🏻拟合性較(jiào)好，呈現🔅緊密(mì)關聯狀态。由(yóu)☂️此可以看出(chū)，涵閘⛷️流量測(cè)量管理應用(yòng)超聲流量🔞測(ce)量技術是可(ke)行的，其測量(liang)精度完全滿(man)足工程測😄量(liang)管理要求。
　　閘(zha)涵維護管理(li)既是一個管(guǎn)理學課題，也(ye)是一個技術(shù)類課題，借助(zhu)技術手段實(shi)現數據化控(kong)制、維護和管(guan)理🐕，可以使閘(zha)涵維護管理(li)更數據化、科(ke)學化和規範(fàn)化。案例閘涵(hán)🎯實例應用數(shu)據，借助具體(ti)流量測量實(shí)驗分析，對閘(zhá)涵維護管理(lǐ)應用超聲流(liu)量計測流開(kāi)展專題探究(jiu)，以爲同類工(gōng)程應用提供(gong)研究和技㊙️術(shu)參考。
1超聲流(liú)量測量原理(li)
　　時下工程選(xuan)用的超聲流(liú)量計多爲基(jī)于速率差或(huo)👣多普勒原理(li)的超聲流量(liang)計，利用逆水(shuǐ)流及順水流(liú)超聲脈沖速(su)率差異測定(dìng)流速流量。
1.1時(shi)差法超聲測(ce)定機理
　　超聲(shēng)測定流量實(shi)質上是借助(zhu)超聲波測定(ding)流速，然💘後通(tong)過特🈲定計算(suàn)得到流量。當(dang)向上遊傳播(bo)聲波時，其波(bo)速下降，向下(xià)遊傳播聲波(bo)時，其波速提(ti)高。要測定準(zhǔn)确流量，尤其(qí)是對水深較(jiao)大，上下遊流(liú)速差異較大(dà)的大🐪型渠道(dào)，要求應用多(duo)層換能器👄，以(yǐ)多聲道測定(ding)方法才能更(geng)加準确地測(ce)出流速演變(biàn)量，從而💞準确(que)計算出流量(liàng)。時差法超聲(shēng)多聲道流速(sù)測定機理示(shi)意見圖1具體(tǐ)所示。

　　式中:θ爲(wèi)流向與波向(xiàng)夾角;L爲聲道(dao)長度;v爲流速(sù)均值;T爲順逆(ni)流時間均值(zhi);ΔT爲順逆流的(de)時間差;i爲聲(sheng)道數;H爲水㊙️深(shēn);Ki爲聲道加權(quán)積分🥰常數，B=(B1+B2)/2。
1.2多(duō)譜勒頻移測(ce)流機理
　　多普(pu)勒頻移測流(liú)是借助聲波(bō)多普勒頻移(yí)率測量而推(tui)算出閘涵流(liu)量的方法。超(chao)聲發生器與(yu)流體顆粒間(jian)存在着相對(duì)運動關系，流(liú)速和相對運(yun)動形成反射(she)波的多普勒(lè)頻移現象，在(zài)反射波🌈和入(ru)射波間形成(cheng)差異頻率。測(ce)定了這些差(cha)異頻率，就能(neng)求解出對應(yīng)的流速，進而(ér)得到流量。爲(wei)了更加有效(xiao)地獲取多普(pu)勒頻移信号(hào)，超聲多普勒(le)頻移流量計(ji)一❌般均選用(yòng)收發一體的(de)🍓換能器，具體(ti)見圖🌈2所示。

　　在(zài)上述頻移流(liú)量推算式中(zhōng)，K=2/(n+1)，c代表介質波(bo)傳速率;θ爲波(bō)🌐流夾角;f0代表(biǎo)波源波頻;Δf多(duo)普勒均量頻(pin)移，n的取值可(ke)以具體見表(biǎo)1所示。

2超聲流(liu)量計在李家(jiā)岸引黃閘流(liu)量測量實驗(yàn)中的應用研(yan)究
2.1李家岸引(yǐn)黃閘運行現(xian)狀
　　李家岸引(yǐn)黃閘位處黃(huáng)泛沖積平原(yuan)，擔負着附近(jin)六🌐個縣(市)的(de)引黃灌溉及(ji)地區生活和(hé)工業用水任(rèn)務👅。該閘涵爲(wèi)箱式鋼筋混(hun)凝土構造，全(quán)長81m，屬1級建築(zhù)，3聯9孔，每孔3m淨(jing)寬，3m淨高，校核(hé)防洪水㊙️位40．52m，設(shè)計防洪水位(wèi)39．52m，設計，胸牆頂(ding)高度28．88m，底闆高(gāo)度25．88m，堤頂高度(du)41．62m，機架橋頂高(gāo)度📞42．00m，閘前減壓(yā)平✔️台高度32．50m，防(fáng)沙📧閘門機架(jià)橋💚高度38．50m，現有(you)堤🐆頂高度39．00m，最(zuì)高設計運行(hang)水位36．29m，設計灌(guan)溉引水位是(shi)28．10m。地方閘管所(suǒ)出于規範化(hua)管理的需要(yào)，已對其上下(xià)遊水位、流速(sù)和流量實✊施(shī)了超聲實時(shí)監測，現場數(shù)據經過線纜(lan)傳至監控室(shì)計算機系統(tǒng)，然後以微波(bo)技👅術上傳給(gei)黃委以及省(shěng)市💋河務管理(li)局。
2.2流量測量(liàng)實驗
　　實驗結(jié)合灌區放水(shuǐ)實施.涵洞閉(bì)啓遵循該閘(zha)工程操作規(gui)範,流量控制(zhi)在每秒100m'的标(biao)準範圍内,參(can)考灌區放水(shuǐ)一💜般規🐇律,依(yi)照每秒15m'的級(ji)差，選取确定(ding)每秒100、80.65、50、35、20m'等六個(ge)等級實施。最(zuì)小涵内水深(shēn)不低于0.7m,以保(bǎo)障方便流速(sù)監測和流量(liàng)計算。保持各(ge)涵洞水✂️位基(ji)本一緻。糙率(lü)又稱🥵粗糙常(chang)數,一般以n表(biao)示,是🚶反映渠(qú)壁面粗糙狀(zhuàng)态之對水流(liú)影響的一個(ge)綜合常數值(zhí)🏃🏻。粗糙常數n跟(gen)水深、流量✌️以(yi)及渠槽表面(mian)粗🔞糙程度密(mì)切相💯關😄.如果(guo)水流挾帶泥(ní)沙，則水流含(han)沙量大🎯小也(ye)對糙率n有影(ying)響。對案例引(yǐn)黃涵閘來說(shuo),一定程度存(cún)在床♻️面相對(dui)粗糙、斷面💃不(bú)規整和水流(liú)含沙量相對(dui)大等具體情(qíng)況,所以參考(kǎo)實測和相關(guan)推算,确定最(zui)小n值在0.035,最🍉大(da)n值在0.100。
2.2.1超聲流(liu)量計安裝步(bu)驟
(1)安裝主機(jī):主機安裝主(zhǔ)要注意電源(yuán)線和射頻信(xin)号電纜的正(zhèng)确接連。連接(jiē)電源線要選(xuǎn)取電壓穩定(ding)的電源，如果(guo)電源電壓穩(wěn)态👨‍❤️‍👨不滿足要(yào)求時，應考慮(lü)使用穩壓器(qì)，以确保電源(yuan)電壓符❄️合主(zhǔ)機的要求。架(jia)設信号電纜(lǎn)⛱️,其兩端須給(gěi)與一定的識(shí)别标記,以防(fang)止電纜與主(zhǔ)機及換能器(qi)連接時因不(bu)易📧分辨而導(dǎo)緻錯誤連接(jie)。
(2)安裝換能器(qi):實驗選用時(shí)差型超聲波(bo)流量計測定(ding)流速🈲,測量⭕探(tàn)⭐頭爲換能器(qì).每涵安裝--對(duì)洞，與主機通(tōng)🔅過信号電🔞纜(lǎn)相連。安裝換(huan)能器重要的(de)是換能器定(ding)🎯位,即找👌出涵(hán)洞兩邊換能(néng)器安☂️裝的準(zhun)确部位,涵洞(dòng)中心線與換(huan)能器的聲路(lu)夾角通常都(dōu)選取45o,通常選(xuǎn)🌈用激光經緯(wěi)定位儀測量(liang)比較準确。換(huàn)能器安裝好(hǎo)後,要準确測(ce)👄出聲路角、聲(shēng)路高、聲路長(zhang)等換能㊙️器現(xian)場安裝狀态(tài)基本參數。.
(3)安(ān)裝超聲水位(wei)計:不但要有(yǒu)流速數據,還(hái)須掌握水斷(duàn)❤️:面面積,才能(néng)實現超聲測(cè)定流量。涵洞(dòng)斷面--般情況(kuang)下都是确定(dìng)的,所以隻要(yào)測出水面高(gao)程,過水斷面(mian)的面積也就(jiu)能通過計算(suàn)得出。超聲水(shuǐ)位計就是用(yong)來測定水面(mian)高程的。在超(chao)聲流量計的(de)傳感器連線(xian)正中點的正(zhèng)上方涵洞🔅頂(ding)闆，爲安裝超(chāo)聲水位計的(de)正确位置,見(jiàn)圖3具體所示(shì)。

2.2.2流量測量方(fāng)法及步驟
(1)測(cè)量:在确定一(yī)個工況組合(he)後,同步實施(shī)各種測量💚，主(zhu)要有:設備❌測(cè)流,确定标準(zhǔn)流量;各個洞(dòng)内水位計測(cè)各涵水位，微(wei)機機自動推(tuī)算該時段的(de)水位均值🐆;各(ge)個洞内流量(liàng)⛷️計測定流速(sù)，微機自動推(tuī)算測驗時💔段(duan)的流速均值(zhi);參考對應底(di)闆高度,各個(gè)涵洞觀測🔞出(chu)口和距離出(chu)口3m處的水位(wèi),不間斷觀測(cè)或者每1min觀🥵測(cè)--次,之後微機(ji)推算水深,分(fèn)别算出一個(ge)測驗時段的(de)水位均值;與(yu)此👣同時參📧考(kǎo)對應底闆高(gao)度推算水深(shen)⭐。
(2)推算各洞流(liu)量:首先确定(ding)一個糙率常(cháng)數n,應用前述(shu)🔆測定的水深(shēn)數據推算出(chu)各涵洞的流(liú)量Q。與标準流(liu)量Q比較檢測(cè)EQ,是否相🤩等。假(jia)🌈如不是相等(děng),則需對糙率(lǜ)常數n進🌏行必(bì)要調整。多次(ci)不停觀測，直(zhi)🐉到發現n0始終(zhōng)㊙️在一定範🔆圍(wéi)内循環變化(hua),則在其中最(zui)終選取一-個(ge)⁉️中間值供計(jì)算所用。
3實驗(yan)結果分析
　　參(cān)考測得的水(shui)位h和設定的(de)不同糙率常(cháng)數n,分别利🤩用(yong)纜道流🔅速儀(yí)、超聲流量計(ji)、洩流曲線查(cha)算以及公式(shi)計算,對流量(liàng)實施了多次(ci)比測。在滿足(zu)士5%允許誤差(cha)情況👈下,選用(yong)統計解析方(fang)法對數據實(shi)施篩選處理(li),獲得了滿足(zu)實驗解析的(de)樣本系列,具(jù)體見表2和圖(tú)4所示。借助計(ji)算機對實驗(yàn)數據實施拟(ni)合計算,得💁到(dào)了水深h與糙(cao)率常數n的拟(nǐ)合曲線，具體(ti)見圖5所示♌。

　　從(cóng)圖表數據比(bi)測結果中看(kan)到,四類測量(liang)結果相互差(chà)别非常小,其(qí)中查算洩流(liú)曲線獲得的(de)流量誤差最(zui)大🛀🏻,而纜道流(liú)速儀測量和(hé)超聲流量計(ji)測量的流量(liàng)最爲相近。超(chāo)聲測量的水(shuǐ)深✏️與糙率拟(ni)合性較好,呈(cheng)現緊密關聯(lian)狀态。由此可(ke)以㊙️看出,涵閘(zhá)流量測量管(guǎn)理應用超🈲聲(sheng)流量測量技(jì)術是可行的(de),其測量精度(dù)完全滿足工(gong)程測量管理(lǐ)要求。

4結語
　　閘(zha)涵實例應用(yong)數據,借助具(jù)體流量測定(dìng)試驗解析,對(duì)♋閘涵🎯規範化(huà)維護管理應(yīng)用超聲流量(liàng)計測流進行(háng)專📧題探讨。基(jī)💛本收🏃🏻‍♂️獲:(1)梳理(lǐ)介紹了超聲(shēng)流量測量原(yuan)理;(2)開♍展了應(ying)用超聲流量(liang)計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻進行閘㊙️涵(han)流量在線自(zì)動化測量;(3)對(duì)實驗結果進(jìn)行了直方和(he)拟合比對分(fèn)析。實驗得💚出(chu)的現實和前(qian)瞻性判斷🙇‍♀️是(shi):(1)超聲流量計(jì)可以對引黃(huáng)涵閘進行在(zai)線💃🏻自動化測(ce)流，能夠幫助(zhù)工程管理人(rén)員對涵閘運(yun)行實現閘門(mén)開閉控制和(he)開展數據實(shí)時監測、存儲(chǔ)和報送;(2)超聲(sheng)流量測量，其(qí)精度誤差可(kě)以控制在+5%範(fàn)圍🙇🏻以内,精度(dù)滿足規範管(guan)理需要;(3)流量(liàng)監測系統數(shu)據能夠一并(bing)傳輸到黃💜委(wei)和省市專業(yè)管理局,并入(ru)涵閘遠程監(jian)控系統,涵閘(zha)數據管理遠(yuǎn)程化、實.時化(huà)和信息化質(zhi)量大幅提升(sheng);(4)可以借助計(ji)算機系統的(de)強大功能,建(jiàn)立實時涵閘(zhá)信息數據庫(ku),自動實施數(shù)據備份、轉儲(chǔ)功能,保障了(le)曆史數據的(de)安全性;對接(jiē)收到的諸種(zhǒng)數據統計解(jiě)析,自動生✊成(cheng)日、月、年報表(biǎo),并對曆史數(shù)據按諸多條(tiao)件實施查詢(xún)、記錄、修改及(jí)打😍印,應用數(shù)據化信息開(kāi)展規範化管(guǎn)理的✊效率更(geng)高,效果更好(hao);(5)水流量實時(shí)監測及信息(xi)化處理，可爲(wei)涵閘按量刷(shua)卡引水供水(shui)提供技術發(fa)展空間。

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