［摘要］依據(jù)該閘涵實(shí)例應用數(shù)據，借助流(liú)量測量實(shí)驗分析，超(chāo)聲流量計(ji) 在閘涵規(guī)範化維護(hu)管理中的(de)應用開展(zhǎn)專題探究(jiū)💘，參🈲考測得(de)㊙️的水位h和(hé)設定的不(bu)同糙率常(cháng)數n，分别利(li)用纜道流(liú)🈚速儀、超聲(shēng)流量計、洩(xie)流曲線查(chá)算以及公(gōng)式計算，對(dui)流量實施(shī)了多次比(bǐ)測，從圖表(biao)數據比測(ce)結果看出(chū)，四類測量(liang)結果相互(hu)✌️差别非常(cháng)小，其中查(chá)算洩流曲(qu)線獲得的(de)流量誤差(chà)最大，而纜(lan)道流速儀(yi)測量和超(chāo)聲流量計(jì)測量的流(liu)🔞量最爲相(xiang)近。超聲測(cè)量的水深(shēn)🌈與糙率拟(nǐ)合性較好(hǎo)，呈現💞緊密(mi)關聯狀态(tài)。由此可以(yǐ)看出，涵閘(zhá)♻️流量測量(liàng)管理應用(yòng)超聲流量(liàng)測量技術(shù)是可行的(de)，其測量精(jīng)度完全滿(mǎn)足工程測(cè)量管理要(yao)求。
　　閘涵維(wei)護管理既(jì)是一個管(guǎn)理學課題(ti)，也是一個(gè)技術類課(ke)題㊙️，借🔆助技(jì)術手段實(shi)現數據化(hua)控制、維護(hù)和管理，可(kě)以使閘涵(hán)維護管🌈理(lǐ)更數據化(hua)、科學化和(hé)規範化。案(an)例閘涵🌍實(shí)例應用數(shu)據，借助具(jù)體流量測(cè)量🚶‍♀️實驗分(fen)析，對閘涵(hán)維護管理(li)應用超聲(sheng)流量計測(ce)流開展專(zhuān)題探究，以(yǐ)爲同類工(gōng)程應用提(ti)供研究和(hé)技術參考(kao)。
1超聲流量(liàng)測量原理(lǐ)
　　時下工程(chéng)選用的超(chāo)聲流量計(ji)多爲基于(yu)速率差或(huò)多😍普勒💁原(yuán)理的超聲(sheng)流量計，利(lì)用逆水流(liú)及順水流(liu)超聲脈沖(chòng)速率差異(yi)測定流速(sù)流量。
1.1時差(cha)法超聲測(cè)定機理
　　超(chāo)聲測定流(liu)量實質上(shang)是借助超(chāo)聲波測定(ding)流速，然後(hòu)通💘過特定(ding)計算得到(dào)流量。當向(xiàng)上遊傳播(bō)聲波時🈲，其(qi)波速下降(jiàng)，向下遊傳(chuán)播💘聲波時(shí)，其波速提(ti)高。要測定(dìng)準确流量(liàng)，尤其是對(dui)水深較大(dà)，上下遊流(liú)速差異較(jiao)大的大型(xíng)渠道，要求(qiu)應用多層(ceng)換能器，以(yi)多聲道測(cè)定方法才(cái)能更加準(zhun)确地測出(chu)流速演變(biàn)量，從而🈚準(zhun)确計算出(chu)流量。時差(cha)法超聲多(duō)聲道流速(sù)測💛定機理(li)示意見圖(tú)1具體所示(shì)。

　　式中:θ爲流(liu)向與波向(xiàng)夾角;L爲聲(shēng)道長度;v爲(wèi)流速均值(zhí);T爲✉️順👉逆🤟流(liu)時間均值(zhí);ΔT爲順逆流(liú)的時間差(chà);i爲聲道數(shu);H爲水♌深;Ki爲(wei)🈲聲道加權(quan)⭐積分常數(shù)，B=(B1+B2)/2。
1.2多譜勒頻(pin)移測流機(ji)理
　　多普勒(lè)頻移測流(liú)是借助聲(sheng)波多普勒(lè)頻移率測(cè)量而推算(suan)出✔️閘涵流(liú)量的方法(fa)。超聲發生(sheng)器與流體(ti)顆粒間存(cún)在着相對(dui)運動關系(xi)，流速和相(xiàng)對運動形(xing)成反射波(bo)✊的多普勒(lè)頻移現象(xiang)，在反射波(bō)和入射波(bō)間形成差(cha)異頻率。測(cè)定了這些(xie)差異頻率(lü)，就能求解(jiě)出對應的(de)流速，進而(ér)得到流🏃🏻量(liàng)。爲了更加(jiā)有效地獲(huò)取多普勒(le)頻移信号(hao)，超聲多普(pǔ)勒頻移流(liu)量計一般(bān)均選用收(shōu)發一體的(de)換能器，具(ju)體見圖2所(suo)示。

　　在上述(shu)頻移流量(liang)推算式中(zhōng)，K=2/(n+1)，c代表介質(zhì)波傳速率(lǜ);θ爲🐕波流夾(jia)角;f0代表波(bo)源波頻;Δf多(duo)普勒均量(liàng)頻移，n的取(qǔ)值🧑🏽‍🤝‍🧑🏻可以具(ju)體見表1所(suǒ)示。

2超聲流(liu)量計在李(lǐ)家岸引黃(huáng)閘流量測(ce)量實驗中(zhōng)的應🎯用研(yan)究
2.1李家岸(àn)引黃閘運(yùn)行現狀
　　李(li)家岸引黃(huang)閘位處黃(huang)泛沖積平(ping)原，擔負着(zhe)附近六個(ge)縣(市)的引(yin)黃灌溉及(jí)地區生活(huó)和工業用(yòng)水任務。該(gai)閘涵爲箱(xiāng)式鋼筋混(hun)凝土構造(zào)，全長81m，屬1級(ji)建築，3聯9孔(kǒng)，每孔3m淨寬(kuan)，3m淨高，校核(hé)防洪水位(wèi)40．52m，設計🌈防洪(hong)水位39．52m，設計(ji)，胸牆頂♊高(gāo)度28．88m，底闆高(gāo)度25．88m，堤頂高(gao)度41．62m，機架橋(qiao)頂高度42．00m，閘(zha)前減壓平(píng)台高度32．50m，防(fáng)沙閘門機(ji)架橋高度(dù)38．50m，現有堤頂(ding)高度39．00m，最高(gāo)設計運行(háng)水位36．29m，設計(jì)灌溉引水(shuǐ)位👅是28．10m。地方(fāng)閘管所出(chū)于規範化(hua)管🐆理的需(xu)要，已對其(qi)上下遊水(shui)位、流速和(hé)流量實🐉施(shi)了超聲實(shi)時監測，現(xiàn)場數據經(jīng)過線纜傳(chuan)至監控室(shi)計算機系(xi)統，然後以(yi)微波技術(shu)上傳給黃(huang)委以及省(sheng)市河務管(guan)理局。
2.2流量(liang)測量實驗(yàn)
　　實驗結合(hé)灌區放水(shui)實施.涵洞(dong)閉啓遵循(xún)該閘工程(chéng)操作📐規♌範(fan),流量控制(zhi)在每秒100m'的(de)标準範圍(wéi)内,參考灌(guan)區放水一(yi)般規律,依(yi)♻️照每秒15m'的(de)級差，選取(qu)确定每秒(miǎo)💘100、80.65、50、35、20m'等六個等(deng)級實施。最(zui)小涵内水(shui)🔴深不低于(yú)0.7m,以保障方(fāng)便流速監(jiān)測和流量(liang)計算。保持(chí)🙇🏻各涵洞水(shuǐ)位基本一(yi)緻。糙率又(you)稱粗糙常(chang)數,一般以(yǐ)n表示,是反(fan)映渠壁面(mian)粗糙狀态(tai)之對水流(liú)影響的一(yi)個綜合常(chang)數值。粗糙(cāo)常數n跟水(shui)深、流量以(yi)及渠🌏槽表(biǎo)面粗🛀🏻糙程(cheng)度密切相(xiàng)關.如果水(shuǐ)流挾帶泥(ni)❗沙，則水流(liú)含沙量大(da)小也對糙(cao)率n有影響(xiǎng)✌️。對案例引(yin)黃涵閘來(lai)說,一定程(chéng)度存在床(chuáng)❓面相對粗(cū)糙、斷面不(bu)規整和水(shui)流含沙量(liàng)相對大等(děng)具體情況(kuàng),所以參考(kao)實測和相(xiang)關推算,确(que)定最小n值(zhi)🌂在0.035,最大n值(zhi)在0.100。
2.2.1超聲流(liu)量計安裝(zhuang)步驟
(1)安裝(zhuang)主機:主機(jī)安裝主要(yào)注意電源(yuan)線和射頻(pin)信号電纜(lǎn)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的正确💁接(jie)連。連接電(dian)源線要選(xuǎn)取電壓穩(wěn)定的🤞電源(yuan)，如果🛀電源(yuán)電壓穩态(tài)不滿足要(yao)求時，應考(kao)慮使💋用穩(wěn)壓🚶‍♀️器，以确(que)保電源電(diàn)壓符合主(zhu)機的要求(qiú)。架設信号(hào)電纜,其兩(liang)端須給與(yǔ)一定的識(shi)别标記,以(yi)防止電纜(lan)與主機及(ji)換能器連(lián)接時因不(bu)易分辨而(ér)導緻錯誤(wu)連接。
(2)安裝(zhuang)換能器:實(shí)驗選用時(shí)差型超聲(sheng)波流量計(jì)測定流速(sù),測量探🛀🏻頭(tou)爲換能器(qi).每涵安裝(zhuang)--對洞，與主(zhu)機通過信(xìn)号電纜相(xiang)♉連。安裝換(huan)能器重要(yao)的是換能(néng)器定位,即(jí)找出涵洞(dòng)兩邊換能(néng)器安✍️裝的(de)準确部位(wèi),涵洞中心(xin)線與換能(neng)器的聲路(lù)夾角通常(cháng)都選取45o,通(tong)常選🐇用激(ji)光經緯❓定(ding)位儀測量(liang)比較準确(què)。換能器安(ān)裝好後,要(yào)準确測出(chu)聲路角、聲(shēng)路高、聲路(lu)長等換能(neng)器現場安(an)裝狀态基(jī)本參數。.
(3)安(ān)裝超聲水(shuǐ)位計:不但(dàn)要有流速(su)數據,還須(xu)掌握水斷(duàn):面面積⭐,才(cai)能實現超(chāo)聲測定流(liu)量。涵洞斷(duàn)面--般情況(kuang)下都是确(què)定的,所以(yi)隻要測出(chu)水面高程(cheng),過水斷面(mian)的面積也(ye)就能通過(guo)計算得出(chu)。超聲水位(wei)計就是用(yòng)來測定水(shui)面高程✏️的(de)。在超聲流(liú)量計的傳(chuán)感器連線(xian)正中點的(de)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼正上方涵(han)洞頂闆，爲(wei)安裝超聲(shēng)水位計💞的(de)正确位置(zhi),見圖3具體(tǐ)所示。

2.2.2流量(liàng)測量方法(fǎ)及步驟
(1)測(cè)量:在确定(ding)一個工況(kuang)組合後,同(tóng)步實施各(gè)種測量，主(zhu)要有:設🔞備(bèi)✉️測流,确定(dìng)标準流量(liàng);各個洞内(nèi)水位計測(cè)各涵水位(wei)，微機機自(zi)動☎️推算該(gai)時段的水(shuǐ)位均值;各(ge)個洞内流(liu)量計測定(dìng)流速，微♉機(jī)自動推算(suan)測驗時段(duan)的流速🤞均(jun1)值;參考對(duì)應底闆高(gāo)度,各個涵(han)洞觀測出(chū)口和距離(lí)出口3m處的(de)水位,不間(jian)斷觀測或(huo)者每1min觀測(cè)--次,之後微(wei)機推算水(shuǐ)深,分别算(suan)出一個測(cè)驗🈲時段📧的(de)水位均值(zhi);與此🏒同時(shí)參考對應(ying)底闆高度(dù)推算水深(shēn)。
(2)推算各洞(dòng)流量:首先(xiān)确定一個(gè)糙率常數(shù)n,應用前述(shù)測定的水(shui)深數據推(tui)算出各涵(han)洞的流量(liang)Q。與标準流(liu)量Q比較檢(jian)📞測EQ,是否相(xiang)等。假🥵如不(bú)是相等,則(zé)需對糙率(lǜ)常數n進行(hang)必要調整(zhěng)。多💃🏻次不停(tíng)觀測，直📱到(dao)發現n0始終(zhōng)在一定範(fan)圍内循環(huan)變化,則在(zài)其中最終(zhong)選取一-個(gè)🏃中間值供(gòng)計💚算所用(yòng)。
3實驗結果(guo)分析
　　參考(kǎo)測得的水(shui)位h和設定(ding)的不同糙(cāo)率常數n,分(fèn)别利用纜(lǎn)🏃🏻道流速🔴儀(yi)、超聲流量(liang)計、洩流曲(qu)線查算以(yi)及公式計(ji)算,對流量(liang)實施❤️了多(duo)次比測。在(zai)滿足士5%允(yun)許誤差情(qíng)況下,選用(yòng)統計解析(xi)方法對數(shù)據實施篩(shai)選處理,獲(huo)得了滿足(zu)實驗解析(xī)的樣本系(xì)列,具體見(jian)表2和🔅圖4所(suǒ)示。借助計(jì)算機對實(shi)驗數據實(shi)施🌏拟合計(jì)算,得到了(le)水深h與糙(cāo)率常數n的(de)拟合曲線(xian)，具體見圖(tú)5所示。

　　從圖(tú)表數據比(bi)測結果中(zhōng)看到,四類(lèi)測量結果(guǒ)相互差别(bié)非常小,其(qi)中查算洩(xie)流曲線獲(huo)得的流量(liàng)誤差最大(dà),而纜道流(liu)速儀☔測量(liàng)和超聲流(liu)量計測量(liàng)的流量最(zuì)爲相近。超(chāo)聲測量的(de)水深與糙(cāo)率拟合性(xing)較好🌈,呈現(xiàn)緊密🏃關聯(lian)狀态。由此(ci)可以看出(chū),涵閘流量(liàng)測量管理(li)應用超聲(shēng)流量測量(liàng)技術是可(kě)行的,其測(ce)量精‼️度完(wan)全滿足工(gōng)㊙️程測量管(guǎn)理要求。

4結(jié)語
　　閘涵實(shi)例應用數(shu)據,借助具(ju)體流量測(ce)定試驗解(jie)析,對閘涵(hán)規範化維(wei)護管理應(ying)用超聲流(liu)量計測流(liú)進行專🐇題(ti)探讨。基👣本(běn)收✌️獲:(1)梳✨理(li)介紹了超(chao)聲流量測(ce)量原理;(2)開(kāi)🌈展了應用(yòng)超聲流量(liang)計進行閘(zhá)涵流量在(zài)線自動化(huà)測量;(3)對實(shi)驗💋結果進(jìn)行了直方(fang)和拟合比(bi)對分析。實(shí)驗得出的(de)現實和前(qián)瞻性判斷(duàn)是:(1)超聲流(liú)量計可以(yi)對引黃⛱️涵(hán)閘進行在(zai)線自動化(huà)測流，能夠(gòu)幫助工程(cheng)管理人員(yuán)對涵閘運(yun)行實現閘(zha)門開閉控(kong)制和開展(zhan)數據實時(shi)監🙇‍♀️測、存儲(chǔ)和報送;(2)超(chao)聲流量測(ce)量，其精度(du)誤差可以(yi)控制在+5%範(fàn)圍⭕以内,精(jīng)度滿足規(guī)範管理需(xu)要;(3)流量監(jian)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻測系統數(shù)據能夠一(yī)并傳輸到(dào)黃💁委和省(shěng)市專業管(guan)理局,并入(ru)涵閘遠程(chéng)監控系統(tong),涵閘數💋據(jù)管理遠程(cheng)化、實.時化(hua)和信息化(huà)質量大幅(fu)提升;(4)可以(yi)借✊助計算(suàn)機系統的(de)強大功能(neng)☁️,建立實時(shí)涵閘信息(xī)數據庫,自(zì)動實施數(shù)據備份🌂、轉(zhuǎn)儲功能,保(bǎo)障了曆史(shi)數據的安(an)全性;對接(jie)收到的諸(zhū)種數據統(tong)計⛹🏻‍♀️解析,自(zi)動生成日(rì)、月、年報❗表(biǎo),并對曆史(shǐ)數據按諸(zhu)多條件實(shí)施查詢、記(ji)錄、修改😄及(jí)打📱印,應用(yong)數據化信(xin)息🏃🏻開展規(gui)範化管理(lǐ)的效率更(gèng)高,效果更(geng)☎️好;(5)水流量(liàng)實時監測(cè)及👨‍❤️‍👨信息化(huà)處理，可爲(wei)涵閘按量(liang)刷🈲卡引水(shuǐ)供水提供(gong)技術發展(zhǎn)空間。

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