摘(zhāi)要:某标(biao)段施工(gong)多條隧(sui)洞，且要(yao)求每條(tiáo)隧洞排(pai)水單獨(dú)🐕量測，前(qián)期采用(yong)“接管式(shi)”智能電(dian)磁流量(liàng)計 、 “外夾(jia)式”超聲(sheng)波流量(liang)計 、傳統(tong)“三角”量(liang)水圍堰(yan)監控量(liang)測隧洞(dong)排水量(liang)，均未滿(man)足相關(guan)要求，對(dui)排水計(ji)量造成(chéng)較大影(yǐng)響。後通(tōng)過對傳(chuan)統“三角(jiǎo)(或矩形(xíng))”量水圍(wéi)堰配電(dian)感傳感(gan)器及巴(ba)歇爾槽(cáo)配明渠(qu)流🈲量計(ji)方案的(de)比選，最(zui)終✊選用(yòng)後者，目(mu)🥰前已成(cheng)功運行(háng)1ta,量測結(jie)果獲得(de)🐕參建各(gè)方一緻(zhi)認可，同(tong)時巴歇(xie)爾.槽配(pèi)流量計(jì)量測隧(suì)洞排水(shuǐ)已在滇(dian)中引水(shui)工程多(duō)個标段(duan)推廣應(yīng)用。
1概述(shu)
1.1工程概(gai)況
　　滇中(zhong)引水工(gōng)程麗江(jiāng)段施工(gōng)2标香爐(lu)山隧洞(dong)排水量(liàng)估算值(zhí)爲138m'/h至✨919m/h,最(zuì)開始采(cǎi)用“外夾(jiá)式”超聲(sheng)波流量(liàng)計進行(hang)隧🧑🏾‍🤝‍🧑🏼洞排(pai)水量測(ce)[1]，由于隧(sui)洞排水(shui)内石粉(fěn)、水泥漿(jiang)、泥沙等(deng)含量較(jiào)高，且含(han)量不均(jun)勻☔，緻使(shi)量測數(shù)據出現(xian)♉不規律(lü)性跳躍(yuè),精度無(wú)法保障(zhang)。後采用(yong)“接管式(shi)”智能📱電(dian)磁流量(liàng)計量測(cè)隧洞排(pai)水，使用(yòng)約1個月(yue)左右，石(shí)粉、水泥(ní)漿等附(fù)着🌈于電(dian)磁流量(liang)計🏃‍♀️内壁(bi)，緻使電(diàn)磁🔱流量(liang)計不能(neng)再💔讀取(qǔ)數據，需(xu)頻繁更(gèng)換，且更(gèng)換期間(jiān)無法量(liang)測隧洞(dòng)排水。最(zuì)終㊙️在滇(dian)中引水(shuǐ)工程🤞所(suǒ)有标段(duan)中，該标(biāo)段最先(xian)引進巴(bā)歇♌爾槽(cáo)[2]配超聲(shēng)波明渠(qú)流量計(jì)🌈31量測隧(suì)洞排水(shuǐ)，量測數(shu)據正确(que)、穩定，獲(huò)取數據(jù)方便㊙️、時(shi)效性高(gao)，目前已(yi)在滇中(zhōng)引水工(gōng)程多個(ge)标段推(tui)廣應用(yòng)🈲。
1.2基本地(dì)質條件(jiàn).
　　該标段(duàn)隧洞區(qu)岩石風(fēng)化主要(yào)爲碳酸(suān)鹽岩溶(róng)蝕性風(feng)化及非(fēi)碳酸鹽(yan)岩均勻(yun)性風化(huà)兩大類(lèi)型。碳酸(suān)鹽岩其(qi)溶蝕風(feng)化程度(dù)在平面(mian)上和垂(chuí)向上差(cha)異均較(jiào)大，三疊(dié)🛀系上統(tǒng)中窩組(zǔ)(T;z)溶蝕風(fēng)化程度(dù)較弱，中(zhōng)統北衙(yá)組(T2b2)灰岩(yan)溶蝕風(fēng)化程度(dù)最強，其(qí)強溶蝕(shí)風化帶(dài)厚度--般(bān)200~400m。斷裂帶(dai)部位因(yin)其岩體(tǐ)破碎,地(di)下水活(huo)動強烈(lie)🙇🏻,風化程(cheng)度明🧑🏾‍🤝‍🧑🏼顯(xian)增強。标(biao)段總體(ti)💚深埋，隧(suì)洞主要(yào)位于微(wēi)新岩帶(dai)，但沿斷(duàn)裂帶有(yǒu)風化加(jia)劇現象(xiang)。隧洞區(qu)中等~強(qiáng)透水岩(yan)層主要(yào)集中在(zài)Tb2、T2z、T,b1-2灰岩、白(bai)雲質灰(huī)岩、泥質(zhì)灰岩段(duàn)和松桂(gui)組(Tsn)砂岩(yán)段，随着(zhe)埋深的(de)增加(岩(yan)體風化(huà)減弱)岩(yan)層滲透(tòu)系數有(you)減小的(de)趨勢。标(biao)段斷裂(lie)主❗要爲(wèi)壓扭性(xing)斷裂，其(qí)順斷層(ceng)方向一(yi)般屬中(zhōng)等~強透(tòu)水，垂直(zhí)斷層方(fang)向一般(ban)爲屬弱(ruo)♈透✉️水。
1.3地(dì)下水特(tè)征
　　紅麥(mài)盆地以(yi)北，隧洞(dong)僅少量(liàng)洞段涉(shè)及拉什(shi)海岩溶(róng)水系統(tǒng)，位于吾(wu)竹比向(xiàng)斜核部(bu)，緊鄰F10-3斷(duan)裂帶，地(di)下水埋(mai)深較大(da)❌，存在🔴深(shēn)部🐪循環(huan)，隧洞穿(chuan)越存在(zài)遭遇岩(yan)溶管道(dao)産生湧(yǒng)突水的(de)風險。紅(hong)麥盆地(di)以南，線(xiàn)路平面(miàn)👌上涉及(ji)清水江(jiāng)一-劍川(chuān)V-1岩溶水(shuǐ)子系統(tǒng)。
隧洞施(shi)工可能(néng)對地表(biǎo)水體産(chan)生影響(xiǎng)的有汝(rǔ)南河和(he)清水江(jiāng)🔴，以及沿(yan)線居民(mín)用山頂(ding)小泉，此(ci)外對清(qīng)水江、鶴(he)🥰慶盆地(dì)、劍川盆(pén)地的部(bu)分岩溶(rong)大泉有(yǒu)一定的(de)影響。估(gu)⭐算隧洞(dong)排水量(liàng)爲138m3/h至919m3/h。
2流(liú)量計方(fang)案比選(xuan)
2.1‘接管式(shì)”智能電(dian)磁流量(liàng)計
　　 電磁(ci)流量計(jì) 是基于(yú)法拉第(di)電磁感(gǎn)應定律(lǜ)制造而(er)成的一(yī)種流量(liàng)✍️測量💰儀(yí)表，通電(dian)後産生(shēng)磁場，隧(suì)洞排水(shuǐ)通過磁(cí)場時産(chan)💜生感應(yīng)電動勢(shì)，傳感💘器(qi)電極采(cǎi)集感應(ying)電動勢(shi)後傳輸(shū)至轉換(huàn)器，轉換(huan)器将信(xin)号放大(dà)、濾波、整(zheng)形、修正(zheng)等，按照(zhào)流量公(gōng)式換算(suan)出相應(ying)的流量(liàng)數據，最(zuì)終♌傳輸(shū)至MCU形成(chéng)🙇🏻瞬時流(liú)量、累🌈計(ji)流量并(bing)控制輸(shu)出。流量(liàng)公式如(rú)下:
E=KBVD(1)
　　式中(zhong):E-感應電(dian)壓，V;K-儀表(biao)常數;B--磁(ci)感應強(qiáng)度，T;V-測量(liang)管面内(nei)平均流(liú)速，m/s;D-流💰量(liàng)計的通(tōng)徑，1mm。
　　現場(chang)一般将(jiāng)電磁流(liu)量計安(ān)裝于排(pai)水管出(chū)口附近(jìn)，兩端👨‍❤️‍👨及(ji)排水管(guan)管口焊(han)接上法(fa)蘭盤後(hòu)采用螺(luó)栓與排(pái)水管連(lian)接，電磁(cí)流量計(jì)安裝在(zài)水平管(guan)道較低(dī)處或者(zhe)管🤟道上(shang)升處，确(què)保測量(liàng)精度不(bú)受現場(chǎng)客觀因(yin)素影響(xiang),電磁流(liu)量計的(de)主要精(jīng)度等級(ji)有0.3級、和(he)0.5級。
根據(ju)現場實(shi)踐該流(liú)量計優(you)缺點如(ru)下:
1)優點(dian)。①具有雙(shuāng)向測量(liang)系統;②傳(chuan)感器安(ān)裝所需(xū)的直管(guan)段🌈大于(yu)5倍的管(guǎn)道直徑(jìng)即可;③壓(ya)力損失(shī)小;④無阻(zu)礙流動(dòng)部件，無(wú)🌈壓損🆚。
2)缺(que)點。①測量(liang)介質電(diàn)導率-般(bān)需大于(yu)5us/cm，測量始(shǐ)動流速(sù)一般需(xū)大于0.5m/s;②測(cè)量介質(zhi)的溫度(dù)受限于(yú)襯裏材(cai)質，對于(yú)高溫介(jie)質的測(ce)💜量效果(guo)不佳;③無(wú)法測量(liàng)氣體、蒸(zhēng)氣等介(jiè)質;④測量(liang)電極♋長(zhǎng)時間工(gōng)作，可能(néng)會出現(xiàn)結垢情(qíng)況，需清(qing)潔後才(cai)可測量(liang);⑤用電消(xiāo)耗👨‍❤️‍👨較大(da)，不宜使(shi)用電池(chi)🚶‍♀️供電;⑥由(you)于工🤞程(cheng)隧洞滲(shèn)水較大(dà)，施工過(guò)程中灌(guàn)漿較爲(wei)頻繁，隧(suì)洞排⛹🏻‍♀️水(shuǐ)内石粉(fěn)、水泥殘(can)漿等雜(za)質較多(duō)，流量計(ji)内壁很(hěn)容易被(bei)損壞，嚴(yan)重影響(xiǎng)流量計(ji)測量精(jīng)度及使(shǐ)用壽命(mìng)，平均🛀🏻兩(liang)個月需(xū)更換1次(ci)。
2.2外夾式(shi)”超聲波(bō)流量計(jì)
　　 超聲波(bo)流量計(ji) 是根據(ju)聲波在(zai)被測介(jie)質中的(de)傳播速(su)度制造(zào)而成的(de)🎯一種流(liu)🈲量測量(liang)儀表，在(zai)被測介(jiè)質中的(de)傳播速(su)度爲被(bei)㊙️測介🙇🏻質(zhi)的平均(jun)流速與(yǔ)聲波本(běn)身速度(dù)的幾何(hé)和，使用(yong)時局限(xiàn)♌性較強(qiáng)。流量計(ji)😍算公式(shi)如下:
 
　　式(shì)中:c一靜(jìng)止流體(tǐ)中的聲(sheng)速，m/s;ʋ一-流(liú)體流速(su),m/s;θ一流體(tǐ)靜止時(shí)超聲軌(guǐ)迹與管(guan)道軸線(xian)之間的(de)夾角，°;D-管(guǎn)道直徑(jing)，1mm;r←超聲波(bo)在管壁(bi)内和電(diàn)脈🧡沖信(xin)号在電(diàn)路中傳(chuán)輸所産(chǎn)生的滞(zhi)後時💛間(jian)的總和(he)，s。
 
　　根據現(xian)場實踐(jiàn)該流量(liàng)計優缺(que)點如下(xià):
1)優點。超(chao)聲波流(liú)量計現(xian)場無需(xu)破管、現(xian)場便于(yu)安裝。
2)缺(quē)點。①超聲(sheng)波流量(liàng)計測量(liàng)範圍和(he)精度不(bu)高、抗幹(gan)擾能力(li)差;②使用(yòng)壽命短(duǎn)(一般精(jing)度隻能(neng)保證1a);③儀(yí)表計算(suan)時采用(yong)的流體(tǐ)密度🚩是(shi)人爲設(she)定密度(du),流體溫(wēn)度發生(sheng)變化後(hou)密度🌏随(sui)之改變(bian),導緻測(cè)量的⚽流(liú)量值與(yu)實際值(zhí)存在🍉差(chà)異，從而(ér)影響測(cè)量✂️精度(dù)。
2.3傳統“三(san)角(或矩(jǔ)形)”量水(shuǐ)圍堰配(pei)電感傳(chuan)感器
　　電(dian)感傳感(gan)器[6]主要(yao)利用電(dian)磁感應(yīng)原理将(jiang)被測非(fei)電量如(rú)位移、壓(yā)力、流量(liàng)、振動等(děng)轉換成(chéng)線圈自(zì)感量L或(huò)互感🈲量(liàng)M的變化(huà)🙇‍♀️，再由測(ce)量電路(lù)轉換爲(wei)電壓或(huò)電流的(de)變化量(liang)輸出
　　在(zai)傳統“三(sān)角(或矩(ju)形)”量水(shuǐ)圍堰[7]内(nei)安裝電(dian)感傳感(gan)器🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，電🔞感(gan)傳感器(qi)将其四(si)周水位(wei)産生的(de)壓力及(ji)流速轉(zhuǎn)化爲電(diàn)流或電(dian)壓，通過(guo)電纜數(shu)據線傳(chuán)輸至控(kòng)制箱，再(zai)通過信(xin)号發射(she)裝置發(fā)送至信(xìn)号收集(jí)裝置，最(zui)終可直(zhi)接讀取(qǔ)排水瞬(shùn)時流量(liang)和累計(jì)流量。“矩(jǔ)形”量水(shui)圍堰測(ce)量原理(li)見圖1，流(liú)量計算(suàn)公式如(rú)下:
 
　　式中(zhong):B一堰闆(pǎn)總寬(水(shui)槽内側(ce)寬度)，m，b一(yi)堰闆缺(quē)口寬度(du),m,p-堰高,m,h-堰(yàn)🐆上水頭(tou)高度,m。.
根(gen)據現場(chang)實踐該(gai)流量計(ji)優缺點(dian)如下:
1)優(you)點。①結構(gou)簡單、工(gong)作可靠(kào);②測量精(jīng)度高、零(ling)點穩定(ding);③輸出功(gōng)率較大(da);④可采用(yong)太陽能(neng)闆提供(gòng)電源，清(qing)潔、環保(bǎo)。
2)缺點。如(ru)果隧洞(dòng)排水内(nei)石粉、水(shui)泥殘漿(jiang)等易附(fu)着性物(wu)質👉較多(duō)，傳感器(qì)容易損(sǔn)壞、更換(huan)頻率極(ji)高，維護(hu)成本較(jiào)高。
2.4巴歇(xiē)爾槽配(pei)明渠流(liú)量計
　　巴(bā)歇爾槽(cao)[8]配明渠(qú)流量計(jì)自動監(jiān)測系統(tong)由巴歇(xiē)爾槽、數(shu)🐆采儀、阿(ā)🐪裏雲軟(ruan)件組成(chéng)，主要設(shè)備包括(kuò):巴歇爾(er)槽、數采(cǎi)儀(由明(míng)渠流量(liang)計、電纜(lan)線、數據(ju)線、控制(zhì)箱、信号(hào)發射裝(zhuang)置、天線(xiàn))、數據✍️接(jie)收裝置(zhì)、阿裏雲(yun)數據儲(chǔ)存系統(tong)、電腦(用(yòng)戶通過(guo)(網址、IP地(di)址)調看(kan)數據)，其(qi)中巴歇(xie)爾槽由(yóu)上遊💋收(shou)縮段、短(duǎn)直喉道(dao)和下遊(you)擴散段(duàn)3部分組(zǔ)成，分大(da)型、标🛀準(zhǔn)型和小(xiao)型，大型(xing)有8種、标(biāo)準型12種(zhong)、小🧑🏾‍🤝‍🧑🏼型5種(zhǒng),根據排(pai)水流量(liàng)選擇合(hé)适的型(xing)号。
　　明渠(qú)流量計(jì) 安裝于(yú)巴歇爾(er)槽上遊(you)收縮段(duàn)，巴歇爾(er)槽把流(liu)量轉成(chéng)液位，通(tong)過測量(liàng)明渠流(liu)量計下(xià)方巴歇(xiē)爾槽收(shōu)縮段内(nei)水流的(de)液位，再(zai)根據相(xiang)應巴歇(xie)爾槽的(de)水位與(yǔ)流量的(de)🔴關系，通(tōng)過計算(suan)公式轉(zhuǎn)換爲排(pái)⚽水流量(liàng)。巴歇💞爾(ěr)槽測量(liàng)原理見(jiàn)圖2，流量(liang)計算公(gong)式如下(xia)🔞:
 
　　式中:Q-流(liú)量，L/s;C和n-常(chang)數(通過(guo)巴歇爾(er)槽的選(xuan)項，查詢(xún)對應的(de)系數♍);Ha--水(shui)深液位(wèi)，1m。
　　根據現(xian)場實踐(jiàn)該流量(liang)計優缺(quē)點如下(xia):
1)優點。①結(jié)構簡單(dān)、工作可(kě)靠,使用(yong)壽命長(zhang);②采用不(bú)鏽鋼或(huò)玻璃鋼(gang)兩種材(cai)質可适(shì)應不同(tóng)介質的(de)需要;③巴(ba)歇爾槽(cao)形成平(píng)穩雍水(shui)面，其測(cè)量的水(shui)位精度(dù)高;④記錄(lu)1次數據(ju)的間隔(gé)時間可(ke)設置任(ren)意時長(zhǎng)，該工程(cheng)設置的(de)時長爲(wèi)lmin采集1次(cì)數據，更(geng)進一步(bu)提高量(liàng)測數據(jù)的精度(du);⑤采用阿(ā)裏雲系(xi)統存儲(chu)數據，安(ān)全可靠(kao)，可以登(dēng)錄網址(zhi)随時随(sui)地查看(kan)數據;⑥後(hou)期維修(xiu)成本低(dī)，自投入(ru)使用1+a以(yi)來，尚未(wei)進行任(rèn)何維修(xiū)，現場一(yī)直連續(xu)采集數(shu)據且滿(man)足施工(gōng)需求。
2)缺(quē)點。①巴歇(xie)爾槽施(shi)工較爲(wei)複雜，附(fù)屬設備(bèi)多，安裝(zhuāng)費用相(xiàng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻對較🈲高(gāo);②爲保證(zheng)設施的(de)正常運(yùn)行，确保(bao)其測量(liang)精度，需(xu)對槽體(ti)🈚進行定(ding)期除鏽(xiù)、清淤、設(shè)備檢查(cha)等日常(chang)巡查，特(tè)别在泥(ni)沙含量(liang)較多的(de)渠道中(zhōng)，清淤較(jiào)爲頻繁(fan);③巴歇爾(er)槽的中(zhong)心線要(yao)與溝渠(qu)的中心(xin)線重合(he)㊙️，使水流(liú)進人槽(cáo)内不出(chū)現🥰偏流(liú)，現場安(an)裝精度(dù)要求較(jiào)高;④巴歇(xie)爾槽.上(shang)遊應有(you)大于10倍(bei)槽寬的(de)平直段(duàn)，使水流(liu)平穩♈進(jìn)入巴歇(xie)爾槽，現(xian)場占地(dì)面積較(jiao)大;⑤數據(jù)在量測(cè)和傳輸(shu)過程中(zhōng)易受磁(cí)場幹擾(rao)，需安裝(zhuang)在電磁(ci)幹擾較(jiao)小的地(di)方。
3結語(yǔ)
　　通過以(yi)上4種水(shui)量計量(liang)設施對(dui)比,各有(you)優缺點(dian),根據具(ju)📧體🔞需求(qiu)選擇适(shi)用的流(liú)量計。通(tong)過該标(biao)段多條(tiao)隧洞排(pái)水流量(liang)計使用(yòng)情況，巴(bā)歇爾槽(cáo)憑借其(qi)計量精(jīng)度高、數(shù)據采集(ji)🔞連續性(xing)強、後續(xu)維修較(jiao)低等優(yōu)勢，已🈲成(cheng)功運行(hang)1+a,量測結(jié)果😄獲得(de)參建各(gè)方一緻(zhi)💁認可，同(tong)時巴歇(xiē)爾槽配(pèi)流量計(ji)量測隧(suì)洞排水(shuǐ)已在滇(diān)中引水(shui)🏒工程多(duō)個标段(duan)推廣應(ying)用。同時(shi)巴歇爾(ěr)槽在農(nong)業灌溉(gài)、河流水(shuǐ)量檢測(cè)、污水排(pai)放監控(kong)等領域(yu)得到廣(guǎng)泛應🔴用(yòng)。在提高(gāo)水量的(de)計量精(jīng)度和加(jia)強水量(liàng)計量監(jian)測管理(li)中，有着(zhe)重要的(de)🐉作用。

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