［摘要］依據(ju)該閘涵實例(lì)應用數據，借(jie)助流量測量(liàng)實驗🔅分析，超(chao)聲流量計 在(zai)閘涵規範化(huà)維護管理中(zhōng)的應用開展(zhǎn)專題探究，參(cān)考測得的水(shuǐ)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(ji)、洩流曲線查(cha)算以及公式(shi)計算，對流量(liang)實施了多次(ci)比測，從圖表(biǎo)數據比測結(jié)果看出，四類(lei)測量結果相(xiang)互差别非常(cháng)小，其中查算(suan)洩流曲線獲(huò)得的流量誤(wu)差最大，而纜(lǎn)道流速儀測(cè)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(cao)率拟合性📱較(jiào)好，呈現緊密(mi)關聯狀态🔆。由(yóu)☂️此可以看出(chū)，涵閘流量測(cè)量管理應用(yong)超聲流量測(cè)量技術是可(kě)行的，其測量(liang)精度完全滿(man)足工程測✌️量(liàng)管理要求。
　　閘(zhá)涵維護管理(li)既是一個管(guan)理學課題，也(yě)是一個技🌏術(shu)類課題🈲，借助(zhù)技術手段實(shi)現數據化控(kong)制、維護和🛀管(guan)理，可以使閘(zhá)涵維護管💋理(li)更數據化、科(kē)學化和規範(fàn)化。案例閘涵(hán)實例應用數(shù)據，借助具體(tǐ)流量測量實(shí)驗分析，對閘(zha)涵維護管理(li)應用超聲流(liú)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(shù)參考。
1超聲流(liú)量測量原理(li)
　　時下工程選(xuǎn)用的超聲流(liú)量計多爲基(jī)于速率差或(huo)多普勒🔆原🐕理(lǐ)的超聲流量(liàng)計，利用逆水(shui)流及順水流(liu)🌈超聲脈沖速(su)率🚶差異🧡測定(dìng)流速流量。
1.1時(shí)差法超聲測(cè)定機理
　　超聲(shēng)測定流量實(shi)質上是借助(zhù)超聲波測定(dìng)流速，然後💁通(tong)🔆過特定🙇🏻計算(suan)得到流量。當(dang)向上遊傳播(bo)聲波時，其波(bo)速下😘降，向下(xia)遊傳播聲波(bo)時，其波速提(tí)高。要測定準(zhǔn)确🥰流量，尤🚶其(qi)是對水深較(jiào)大，上下遊流(liú)速差異較大(da)的大🛀🏻型渠道(dào)，要求應用多(duo)層換能器🎯，以(yi)多聲道🆚測定(ding)方法才能更(gèng)加準确地測(ce)出流速☂️演變(bian)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(shì)意見㊙️圖1具體(ti)所示。

　　式中:θ爲(wèi)流向與波向(xiang)夾角;L爲聲道(dào)長度;v爲流速(su)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(shēng)道數☂️;H爲水👈深(shēn);Ki爲聲道加權(quan)🌈積分常數，B=(B1+B2)/2。
1.2多(duō)譜勒頻移測(ce)流機理
　　多普(pǔ)勒頻移測流(liu)是借助聲波(bō)多普勒頻移(yí)率測量而推(tui)算出閘💜涵流(liú)量的方法。超(chāo)聲發生器與(yu)流體顆🤞粒間(jiān)存在着相對(dui)運動關系，流(liú)速和相對運(yun)動形成反射(she)波的多普⭐勒(le)頻移現象，在(zai)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(néng)求解出對應(yīng)的流速🚶‍♀️，進而(er)得到流量。爲(wei)了更加有效(xiao)地獲取多普(pǔ)勒頻移信号(hao)，超聲多普勒(lè)頻移流量計(jì)一般均選用(yòng)收發一體的(de)換能器，具體(ti)見圖2所示。

　　在(zai)上述頻移流(liu)量推算式中(zhōng)，K=2/(n+1)，c代表介質波(bō)傳速率;θ爲🈲波(bo)流🏃🏻‍♂️夾角;f0代⚽表(biǎo)波源波頻;Δf多(duō)普勒均量頻(pín)移，n的取值可(ke)以具體見表(biao)1所示。

2超聲流(liú)量計在李家(jia)岸引黃閘流(liú)量測量實驗(yan)中的🏃🏻應用研(yán)究
2.1李家岸引(yin)黃閘運行現(xiàn)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(ren)務。該閘涵爲(wei)✂️箱式鋼筋👈混(hun)凝土構造，全(quán)長81m，屬1級建築(zhu)，3聯🌏9孔，每孔3m淨(jing)寬，3m淨高，校核(he)防洪水🏃🏻位40．52m，設(shè)計防洪水位(wei)39．52m，設計，胸牆頂(dǐng)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(ya)平台高度32．50m，防(fang)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(háng)水位36．29m，設計灌(guàn)溉引水位是(shì)28．10m。地方閘管所(suo)出于規範化(hua)管🏃‍♀️理的需要(yào)，已對其上下(xia)遊水☀️位、流速(su)和流量實☁️施(shi)了超聲實時(shi)監測，現場數(shu)據經過線纜(lan)傳至監控室(shi)計算機🥰系統(tǒng)，然後以微波(bō)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(liang)實驗
　　實驗結(jie)合灌區放水(shuǐ)實施.涵洞閉(bi)啓遵循該閘(zhá)工程操作🔴規(guī)🔞範⛱️,流量控制(zhi)在每秒100m'的标(biāo)準範圍内,參(can)考灌區放水(shui)一般規㊙️律,依(yi)照每秒15m'的級(ji)差，選取确定(dìng)每秒100、80.65、50、35、20m'等六個(gè)🈲等級實施。最(zui)小涵内水深(shēn)不低于0.7m,以保(bao)障方便流速(su)監💃測和流量(liàng)⛹🏻‍♀️計算。保持各(gè)涵洞水位基(jī)本一緻。糙率(lü)又稱粗糙常(chang)數,一般以n表(biǎo)示,是🛀反映渠(qú)壁面☀️粗糙狀(zhuang)态之對水流(liu)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(miàn)粗糙程度密(mi)切相關.如果(guo)水流挾帶泥(ní)♉沙，則水流含(hán)沙量大✊小也(ye)對糙💋率n有影(ying)響。對案例引(yin)黃涵閘來說(shuo),一定程度存(cún)在床面相對(dui)粗糙、斷面不(bu)規整🤟和水流(liú)含沙量相對(duì)大等具體情(qíng)況,所✊以參考(kao)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(liú)量計安裝步(bu)驟
(1)安裝主機(jī):主機安裝主(zhǔ)要注意電源(yuan)線和射頻信(xin)号電纜的正(zhèng)确接連。連接(jie)電源線要選(xuǎn)取電壓穩定(dìng)的電源，如果(guo)電源電壓🈲穩(wen)态不滿足要(yào)求時，應考慮(lǜ)使用穩壓㊙️器(qi)，以确保電源(yuan)電壓符合主(zhǔ)機的要求。架(jià)設信号電纜(lan),其兩端須㊙️給(gěi)與一定的識(shi)别标記,以防(fang)止💞電纜與主(zhu)機及換能器(qi)連接時因不(bú)易✨分辨而導(dao)緻錯誤連接(jiē)。
(2)安裝換能器(qì):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(dui)洞，與主機通(tōng)過信号電纜(lan)相連。安裝換(huan)✉️能器重要的(de)是換能器定(dìng)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(liàng)比較準确。換(huan)能器安裝好(hao)後,要準确測(cè)出☁️聲路角、聲(shēng)路高、聲路長(zhǎng)等換能器現(xiàn)🈚場安裝狀态(tai)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(duan):面面積,才能(neng)實現超聲測(cè)定流量。涵洞(dòng)斷面--般情況(kuang)下都是确定(ding)🏒的,所以隻要(yào)測出水面高(gāo)程,過水斷面(miàn)的面積也就(jiù)能通過計算(suan)得出。超聲水(shui)位計就是用(yong)來測定水面(miàn)高程的。在超(chao)聲流量計的(de)傳感器連♊線(xian)正中點的正(zheng)上方涵洞頂(ding)闆，爲安裝超(chao)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(fang)法及步驟
(1)測(cè)量:在确定一(yī)個工況組合(hé)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(wēi)✂️機機自動推(tui)算該時段的(de)水位均值;各(gè)個洞内流量(liang)計測定流速(su)，微🔴機自動推(tui)算測驗時🔱段(duàn)的流速均值(zhí);參考🚶對應底(di)闆高度,各個(gè)涵洞觀測出(chu)口和距離出(chū)口3m處的水位(wèi),不間斷觀測(ce)或者每1min觀🌍測(cè)--次,之後微✉️機(ji)推算水深,分(fèn)别算出一個(gè)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(liú)量:首先确定(dìng)一個糙率常(chang)數n,應用前述(shu)🐕測👨‍❤️‍👨定的水深(shēn)數據推算出(chu)各涵洞的流(liu)量Q。與标準流(liu)☂️量Q比較檢測(cè)EQ,是否相等。假(jiǎ)如不是相等(deng),則需對糙率(lü)常數n進行必(bì)要🌈調整。多次(ci)不停觀測，直(zhí)到發現n0始終(zhong)😍在一定範圍(wéi)内循環變化(huà),則在其中最(zuì)終選取一-個(ge)中間值供計(jì)☔算所用。
3實驗(yàn)結果分析
　　參(can)考測得的水(shuǐ)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(shì)計算,對流量(liang)實施🏃‍♂️了多次(ci)比測。在滿足(zu)士5%允許誤🌏差(chà)情況🆚下,選用(yòng)統計解析方(fāng)法對數據實(shí)施篩選處🔴理(li),獲得了😘滿足(zú)實驗🐇解析的(de)樣本系列,具(ju)🚩體見表2和圖(tu)4所示。借助計(ji)算機對實🏃驗(yan)數據實施拟(nǐ)合計算,得📱到(dào)了水深h與糙(cāo)率常數n的拟(nǐ)合曲線，具體(ti)見圖5所示。

　　從(cong)圖表數據比(bi)測結果中看(kàn)到,四類測量(liàng)結果相互差(chà)别非常小,其(qí)中查算洩流(liu)曲線獲得的(de)流量誤差最(zuì)大⁉️,而纜👨‍❤️‍👨道流(liu)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(nǐ)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(ji)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(zhá)涵實例應用(yong)數據,借助具(jù)體流量測定(ding)試驗解析,對(dui)閘涵規🏃🏻‍♂️範化(huà)維護管理應(ying)用超聲流量(liang)計測流進🌈行(háng)專題探讨。基(ji)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(liàng)計進行閘涵(hán)流量在線自(zi)動化測♍量;(3)對(duì)實驗結果進(jìn)行了直方和(hé)拟合比對☎️分(fen)析。實驗得出(chu)的現實和前(qián)瞻性判斷是(shi):(1)超聲流量計(ji)可以對引黃(huang)涵閘進行在(zai)線自動化測(cè)流，能夠幫☔助(zhù)工程管理人(ren)員對涵閘運(yùn)行實現閘門(men)開閉控制和(hé)🙇‍♀️開展數據實(shi)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(du)滿足規範🛀管(guan)理需要;(3)流量(liang)監📧測系統數(shu)據能夠一并(bìng)傳輸到黃🏃🏻委(wěi)和省市專🍉業(ye)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(shēng);(4)可以借助計(jì)算機系統的(de)強大功能,建(jian)💜立實時涵閘(zha)信息數據庫(ku),自動實施數(shù)據備份、轉儲(chu)功能,保障了(le)曆史數據的(de)安全性;對接(jie)收到的諸種(zhong)數據統計解(jie)析,自動生成(chéng)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(ji)打印,應用數(shu)據化信息🈲開(kāi)展規範化管(guan)理的效率更(gèng)高,效果更好(hao);(5)水流量實時(shi)監測及🥵信息(xi)化處理，可爲(wèi)涵閘按量刷(shua)卡引水供水(shuǐ)提供技術發(fā)展空間。

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