摘要:某标(biao)段施工多條隧(sui)洞，且要求每條(tiao)隧洞排水單✌️獨(dú)量測，前期采用(yòng)“接管式”智能電(dian)磁流量計 、 “外夾(jia)式”超聲波流量(liàng)計 、傳統“三角”量(liàng)水圍堰監控量(liàng)測隧洞排水量(liàng)，均未滿足相✊關(guān)要求，對排水計(ji)量造成較大影(ying)響。後通過對傳(chuan)統“三角(或矩形(xíng))”量☀️水圍堰配電(diàn)感傳感器及巴(bā)歇爾槽配明渠(qú)流量計方案的(de)比選，最終選用(yòng)後者，目前已成(chéng)功運行1ta,量測結(jié)果獲得參建各(gè)方一緻認可，同(tong)時巴歇爾.槽配(pei)流量計🈚量測隧(suì)洞排水已在滇(dian)中引水工程多(duō)個标段推廣應(yīng)用。
1概述
1.1工程概(gai)況
　　滇中引水工(gōng)程麗江段施工(gōng)2标香爐山隧洞(dòng)排水量估算值(zhí)爲138m'/h至919m/h,最開始采(cai)用“外夾式”超聲(sheng)波流量計進行(háng)隧洞排水量測(ce)[1]，由于隧洞排水(shui)内石粉、水泥漿(jiang)、泥✂️沙等含量較(jiao)高💯，且含量🚶不均(jun)勻，緻使量測數(shù)據出現不規律(lü)性跳躍,精度無(wú)法保障🈲。後采用(yong)“接管式”智能電(diàn)磁流量計量測(ce)隧洞排水，使用(yong)約1個月左右，石(shí)粉、水泥漿等附(fù)着⁉️于電磁流量(liàng)計内壁，緻使電(dian)磁流量計不能(neng)再讀取數🈲據，需(xu)頻繁更換，且更(geng)換期間無法量(liàng)💜測隧洞排水。最(zui)終💃🏻在滇中引水(shui)工程所有标段(duàn)中📱，該标段最先(xian)引進巴歇爾槽(cáo)[2]配超聲波明渠(qú)流量計31量測隧(suì)洞排水，量🏃測數(shù)據🚶‍♀️正确、穩定，獲(huo)取數據方便📞、時(shi)效性高，目前已(yi)在滇中♍引水工(gōng)程多個标段推(tuī)廣應用🔞。
1.2基本地(di)質條件.
　　該标段(duàn)隧洞區岩石風(feng)化主要爲碳酸(suan)鹽岩溶蝕性風(feng)化及非碳💜酸鹽(yán)岩均勻性風化(hua)兩大類型。碳酸(suān)鹽岩其溶蝕📐風(feng)化程度在平面(mian)上和垂向上差(cha)異均較大，三疊(dié)系上統中窩組(zu)(T;z)溶蝕風化程度(dù)較弱，中統北衙(ya)組(T2b2)灰岩溶蝕風(feng)化程度最強✂️，其(qí)強溶蝕風化帶(dai)厚度--般200~400m。斷裂帶(dài)部位因其岩體(tǐ)破碎,地下水活(huó)動強烈,風化程(chéng)度明顯增強。标(biao)段總體深埋，隧(suì)洞主要位于微(wēi)新岩帶，但沿斷(duàn)裂帶有風化加(jiā)劇現象。隧洞區(qū)中等~強透水岩(yán)層主要⛷️集中在(zai)Tb2、T2z、T,b1-2灰岩、白雲質♻️灰(huī)岩、泥質灰岩段(duan)和㊙️松桂組(Tsn)砂岩(yán)段，随着埋深的(de)增加(岩體風化(hua)減弱)岩層滲透(tou)系數有減小的(de)趨勢。标❗段斷裂(liè)主🚶‍♀️要爲壓扭性(xìng)☁️斷裂，其順斷層(ceng)方向一般屬中(zhōng)等~強透✍️水，垂直(zhi)斷層方向一般(bān)爲屬弱透水。
1.3地(di)下水特征
　　紅麥(mai)盆地以北，隧洞(dong)僅少量洞段涉(shè)及拉什海岩溶(rong)水系統，位于吾(wu)竹比向斜核部(bu)，緊鄰F10-3斷裂帶，地(dì)下水埋深較大(dà)🔞，存在深部循環(huan)，隧洞穿越存在(zai)遭遇岩溶管道(dao)産生湧突水的(de)風險。紅麥盆地(dì)以南，線路平面(miàn)🤟上涉及清水江(jiāng)一-劍🧑🏽‍🤝‍🧑🏻川V-1岩溶水(shuǐ)子系統。
隧洞施(shī)工可能對地表(biǎo)水體産生影響(xiang)的有汝南河和(he)清水江，以🔞及沿(yan)線居民用山頂(dǐng)小泉，此外對清(qīng)水江、鶴慶盆地(dì)、劍川盆地的部(bu)分岩溶大泉有(you)一定的影響。估(gu)♌算隧洞排水量(liang)爲138m3/h至919m3/h。
2流量計方(fāng)案比選
2.1‘接管式(shì)”智能電磁流量(liang)計
　　 電磁流量計(ji) 是基于法拉第(dì)電磁感應定律(lǜ)制造而成的一(yi)種流量測量儀(yí)💘表，通電後産生(shēng)磁場，隧洞排水(shui)通過磁場時産(chan)生感應電動勢(shì)，傳感器電極采(cai)集感應電動勢(shì)後傳輸🌈至轉換(huàn)器，轉換器将信(xin)🤩号放大、濾波、整(zhěng)形、修正等，按照(zhao)流量公式♋換算(suan)出相應的流量(liàng)數據，最終💔傳輸(shū)至MCU形成瞬時流(liu)量、累計流量并(bìng)控制輸出。流量(liàng)公式如下:
E=KBVD(1)
　　式中(zhong):E-感應電壓，V;K-儀表(biǎo)常數;B--磁感應強(qiáng)度，T;V-測量管面内(nèi)平均流速，m/s;D-流♌量(liàng)計的通徑，1mm。
　　現場(chǎng)一般将電磁流(liu)量計安裝于排(pái)水管出口附近(jìn)🏃‍♂️，兩端及排🤩水管(guan)管口焊接上法(fǎ)蘭盤後采用螺(luo)栓與💁排水管連(lian)接，電磁流量計(ji)安裝在水平管(guǎn)道較低處或者(zhe)管道上升處，确(que)保測量精度不(bú)受✔️現場客觀因(yīn)素影響,電磁流(liu)量計的主要精(jīng)度等級有0.3級、和(he)0.5級。
根據現場實(shí)踐該流量計優(yōu)缺點如下:
1)優點(diǎn)。①具有雙向測量(liang)系統;②傳感器安(an)裝所需的直管(guan)✨段大于📱5倍的管(guǎn)道直徑即可;③壓(yā)力損失小;④無阻(zu)礙流動部件，無(wu)壓損。
2)缺點。①測量(liàng)介質電導率-般(bān)需大于5us/cm，測量始(shi)動流速一般💁需(xu)大于0.5m/s;②測量介質(zhi)的溫度受限于(yu)襯裏材質，對于(yu)高溫介質的測(cè)量效果不♍佳;③無(wú)法測量氣體、蒸(zhēng)氣等介質;④測量(liang)電極長時間工(gōng)作，可能會出⁉️現(xian)結垢情況，需清(qing)潔後🌂才可測量(liàng);⑤用電消耗較大(da)，不宜使用電池(chi)供電;⑥由于工㊙️程(cheng)隧洞滲水較大(da)，施工過程中灌(guàn)漿較爲頻繁，隧(sui)洞排水内石粉(fěn)、水泥殘漿等雜(zá)質較多，流量計(jì)内壁很容易被(bei)損壞，嚴重影響(xiang)流量計測量精(jing)度及使用壽命(ming)，平均兩個月需(xū)更換1次。
2.2外夾式(shi)”超聲波流量計(jì)
　　 超聲波流量計(ji) 是根據聲波在(zài)被測介質中的(de)傳播速度制造(zao)而成的一種流(liú)📧量🔴測量儀表，在(zài)被測介質中的(de)傳播速度爲被(bei)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼測介📱質的☎️平均(jun1)流速與聲波本(běn)身速度的幾何(hé)和，使用時局限(xiàn)性較強。流量計(ji)算公式如下:
 
　　式(shi)中:c一靜止流體(ti)中的聲速，m/s;ʋ一-流(liú)體流速,m/s;θ一流體(tǐ)靜✨止‼️時超聲軌(guǐ)💔迹與管道軸線(xian)之間的夾角，°;D-管(guan)道直徑，1mm;r←超聲波(bō)在管壁内和電(diàn)脈㊙️沖信号在電(diàn)路中傳輸所産(chǎn)生的👌滞後時間(jiān)的總和，s。
 
　　根據現(xian)場實踐該流量(liang)計優缺點如下(xià):
1)優點。超聲波流(liu)量計現場無需(xu)破管、現場便于(yú)安裝。
2)缺點。①超聲(shēng)波流量計測量(liang)範圍和精度不(bú)高、抗幹擾能力(li)差;②使⁉️用壽命短(duǎn)(一般精度隻能(neng)保證1a);③儀表計算(suan)時采用的流體(tǐ)密度❓是人爲設(shè)定密度,流體溫(wen)度發🧑🏽‍🤝‍🧑🏻生變化👅後(hou)密度随之改變(biàn),導緻測量的流(liú)量值與實際值(zhi)存在差異，從而(er)影響測量精度(dù)。
2.3傳統“三角(或矩(ju)形)”量水圍堰配(pèi)電感傳感器
　　電(dian)感傳感器[6]主要(yao)利用電磁感應(yīng)原理将被測非(fei)電量如位移、壓(ya)力、流量、振動等(deng)轉換成線圈自(zi)感量L或互感量(liàng)M的變化🏃‍♂️，再由測(cè)量電路轉換爲(wèi)電壓或電流的(de)變化🔞量輸出
　　在(zài)傳統“三角(或矩(jǔ)形)”量水圍堰[7]内(nèi)安裝電感傳感(gan)器，電🛀感傳感器(qì)将其四周水位(wèi)産生的壓力及(ji)流速轉化爲電(diàn)流⭕或電壓，通過(guò)電纜數據線傳(chuán)輸至控制箱💚，再(zài)通過信号發射(she)裝置發送至信(xin)号收集裝置，最(zui)終可直接讀取(qǔ)排水瞬時流量(liang)和累計流量。“矩(jǔ)形”量水❗圍堰測(cè)量原理見圖1，流(liú)量🍓計算公式如(rú)下:
 
　　式中:B一堰闆(pǎn)總寬(水槽内側(ce)寬度)，m，b一堰闆缺(que)口寬度,m,p-堰高,m,h-堰(yàn)上💃🏻水頭高度,m。.
根(gen)據現場實踐該(gai)流量計優缺點(diǎn)如下:
1)優點。①結構(gou)簡單、工作可靠(kào);②測量精度高、零(líng)點穩定;③輸出功(gōng)率較💃🏻大;④可采用(yòng)太陽能闆提供(gòng)電源，清潔、環保(bao)。
2)缺點。如果隧洞(dòng)排水内石粉、水(shui)泥殘漿等易附(fù)着性物質較🈚多(duō)♋，傳感器容易損(sǔn)壞、更換頻率極(ji)高，維護成本較(jiào)高。
2.4巴歇爾槽配(pei)明渠流量計
　　巴(ba)歇爾槽[8]配明渠(qú)流量計自動監(jian)測系統由巴歇(xie)爾槽、數🤞采儀、阿(ā)裏雲軟件組成(cheng)，主要設備包括(kuo):巴歇爾⛷️槽、數采(cai)儀(由明渠流量(liàng)計、電纜線、數據(jù)線、控制箱、信号(hào)發射裝置、天線(xiàn))、數據👄接收裝置(zhì)、阿裏雲數據儲(chǔ)存系統、電腦💛(用(yong)戶通過(網址、IP地(di)址)調看數據)，其(qi)中巴歇爾槽由(you)上遊收縮段、短(duan)直喉道和下遊(yóu)擴散段3部分組(zǔ)成，分大型、标準(zhun)型和小型，大型(xíng)有8種、标準型12種(zhong)、小🧑🏽‍🤝‍🧑🏻型5種,根據排(pai)水流🔱量選擇合(he)适的型号。
　　明渠(qú)流量計 安裝于(yu)巴歇爾槽上遊(you)收縮段，巴歇爾(er)槽把流量轉成(chéng)液位，通✔️過✔️測量(liang)明渠流量計下(xia)方巴歇爾槽收(shou)縮段内㊙️水流的(de)液位，再🌈根據相(xiàng)應巴歇爾槽的(de)水位與流量的(de)關系，通過計算(suan)公式轉換爲排(pái)水流量。巴歇爾(ěr)槽測量原理見(jian)圖2，流量計算公(gong)式如下:
 
　　式中:Q-流(liú)量，L/s;C和n-常數(通過(guò)巴歇爾槽的選(xuǎn)項，查詢對應的(de)系🏒數);Ha--水㊙️深液位(wèi)，1m。
　　根據現場實踐(jian)該流量計優缺(que)點如下:
1)優點。①結(jie)構簡單、工作可(ke)靠,使用壽命長(zhang);②采用不鏽鋼或(huò)玻璃鋼兩種材(cai)質可适應不同(tong)介質的需要;③巴(ba)歇爾槽形成平(ping)穩雍水面，其測(cè)量的水位精度(du)高;④記錄1次數據(ju)的間隔時間可(kě)設置任意時長(zhǎng)，該工程設置的(de)時長爲lmin采集1次(cì)數據，更進一步(bu)提高量測數據(jù)的精度;⑤采用阿(ā)裏雲系統存儲(chǔ)數據，安全可靠(kào)，可以登錄網址(zhi)随時随地查看(kàn)數據;⑥後期維修(xiū)成本低，自投入(rù)使用1+a以來，尚未(wèi)進行任何維修(xiū)，現場一直連續(xù)采集數據且滿(man)足施工需求。
2)缺(quē)點。①巴歇爾槽施(shi)工較爲複雜，附(fu)屬設備多，安裝(zhuang)費用相對🔞較高(gao);②爲保證設施的(de)正常運行，确保(bao)其測量精度，需(xū)對📐槽體進行定(dìng)期除鏽、清淤、設(she)備檢查等日常(cháng)巡查，特别在泥(ní)沙含量較多的(de)渠道中，清淤較(jiao)爲頻繁;③巴歇爾(ěr)槽的中心線要(yao)與溝渠的中心(xīn)線重合，使水流(liú)進人槽内不出(chu)現偏流，現場安(an)裝精度要求🔞較(jiào)高;④巴歇爾槽.上(shàng)遊應有大于💞10倍(bèi)槽寬的平直段(duan)，使🧑🏽‍🤝‍🧑🏻水流平穩進(jin)入巴歇爾槽，現(xian)場占地面積較(jiào)大;⑤數據在量測(ce)和傳輸過程中(zhong)易受磁場幹擾(rao)，需安裝在電磁(ci)幹擾較小的地(di)方。
3結語
　　通過以(yi)上4種水量計量(liàng)設施對比,各有(you)優缺點,根據具(jù)體需求選擇适(shi)用的流量計。通(tōng)過該标段多條(tiáo)隧洞排水流量(liang)計使用情況，巴(bā)歇爾槽憑借其(qi)計量精度高、數(shù)據采集連續性(xìng)☂️強、後續維修較(jiào)低等優勢，已成(cheng)功運行1+a,量測結(jie)果🔱獲得參建各(gè)方一緻認可，同(tóng)時巴歇爾槽配(pei)⁉️流量計量測隧(suì)洞排水已在滇(dian)中引水👈工程多(duo)個标段推廣應(yīng)用。同時🍉巴歇爾(er)槽在農㊙️業灌溉(gai)、河流水量檢測(ce)、污水排放監控(kong)等領域得到廣(guang)泛應☎️用。在提高(gao)水量的計量精(jing)度和加強水🏃🏻量(liang)計量監測管理(lǐ)中，有着重要的(de)作用。

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