摘要:某标(biāo)段施工多條隧(sui)洞，且要求每條(tiáo)隧洞排水單獨(du)💃量測，前💁期采用(yòng)“接管式”智能電(dian)磁流量計 、 “外夾(jiá)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(liang)，均未滿😍足相🧑🏽‍🤝‍🧑🏻關(guan)要求💁，對排水計(jì)量造成較大影(yǐng)響。後通過對傳(chuan)統“三角💁(或矩形(xing))”量水圍堰配電(diàn)感傳感器及巴(bā)歇⛱️爾槽配🌈明渠(qu)流量計方🔞案的(de)比選，最終選用(yong)後者，目前已成(cheng)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(diān)中引水工程多(duō)個标段推廣應(ying)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(shēng)波流量計進行(hang)隧洞排水量測(cè)[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(shu)據出現不規律(lü)性跳躍,精度無(wu)法保障。後采用(yòng)“接管式”智能電(dian)磁流量計量測(ce)隧洞排水，使用(yòng)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(diàn)磁流量計不能(néng)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(zuì)終在滇中引水(shuǐ)工程👉所有标段(duàn)中🔞，該标段最🙇🏻先(xian)引進巴歇爾槽(cao)[2]配超聲波明渠(qú)流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量計31量測隧(sui)洞排水，量測數(shù)據正确、穩定，獲(huò)取🔆數據方便、時(shi)效性高，目前已(yǐ)在滇中引㊙️水工(gong)程多個标段推(tui)廣❗應用。
1.2基本地(di)質條件.
　　該标段(duan)隧洞區岩石風(feng)化主要爲碳酸(suān)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(fēng)化⭐程度在平面(miàn)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(du)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(dai)部位因其岩體(ti)破碎,地下水活(huo)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(wei)新岩帶，但沿斷(duàn)裂帶有🏃‍♂️風化加(jiā)劇現象。隧洞區(qu)中等~強透水岩(yan)層主要🌈集中在(zài)Tb2、T2z、T,b1-2灰岩、白雲質灰(hui)岩、泥質灰岩段(duan)和📐松桂組(Tsn)砂岩(yan)段，随着埋深的(de)增加(岩體風化(huà)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(zhong)等~強透水，垂直(zhí)斷層方向一般(bān)爲屬弱透水。
1.3地(di)下水特征
　　紅麥(mài)盆地以北，隧洞(dong)僅少量洞段涉(she)及拉什海岩溶(róng)🤟水系統，位于🆚吾(wú)竹比向斜核部(bù)，緊鄰F10-3斷裂帶，地(dì)下水埋深♊較大(da)，存在👈深部🌂循環(huan)👨‍❤️‍👨，隧洞穿越存在(zai)遭遇岩溶管道(dào)産生湧突🚶水的(de)風險。紅麥盆地(di)以南，線路平面(mian)上涉及清水江(jiang)一-劍🍓川V-1岩溶水(shui)子系統。
隧洞施(shī)工可能對地表(biao)水體産生影響(xiang)的有汝南河和(hé)💋清水江，以及沿(yán)線居民用山頂(ding)小泉，此外對清(qing)水江、鶴慶盆⭐地(di)、劍川盆地的部(bu)分岩溶大泉有(you)一定的影響。估(gū)算隧洞排水量(liàng)爲138m3/h至919m3/h。
2流量計方(fang)案比選
2.1‘接管式(shì)”智能電磁流量(liang)計
　　 電磁流量計(jì) 是基于法拉第(di)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(sheng)磁場，隧洞排水(shuǐ)通過磁場時産(chan)生感應電動勢(shi)，傳感器電極采(cǎi)集感應電動勢(shì)後傳輸至轉換(huan)器，轉換器将信(xìn)号放大、濾波、整(zheng)形、修正等，按照(zhao)流量公式🔅換算(suàn)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(bing)控㊙️制輸出。流量(liang)🍉公式如下:
E=KBVD(1)
　　式中(zhōng):E-感應電壓，V;K-儀表(biao)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(liang)計的通徑，1mm。
　　現場(chǎng)一般将電磁流(liú)量計安裝于排(pai)水管出口附近(jìn)🈲，兩🔴端及排水管(guǎn)管口焊接上法(fa)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(guan)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(yin)素影響,電磁流(liú)量計的主要精(jīng)😘度等級有0.3級、和(hé)0.5級。
根據現場實(shi)踐該流量計優(you)缺點如下:
1)優點(diǎn)。①具有雙向測量(liàng)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(zǔ)礙流動部🔞件，無(wu)壓損。
2)缺點。①測量(liang)介質電導率-般(bān)需大于5us/cm，測量始(shi)動流速一🔅般👈需(xū)大🏒于0.5m/s;②測量介質(zhi)的溫度受限于(yu)襯裏材質，對于(yú)高溫介質的測(ce)量效果不‼️佳;③無(wu)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(qīng)潔後才可測量(liàng);⑤用電消耗較大(dà)，不宜使用電池(chi)⛹🏻‍♀️供電;⑥由于工程(cheng)隧洞滲水👉較大(dà)，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(za)質較多，流量計(ji)内壁很容易被(bei)損壞，嚴重影響(xiǎng)👌流量計測量精(jīng)度及使用壽命(mìng)，平均兩個月需(xū)更換1次。
2.2外夾式(shì)”超聲波流量計(ji)
　　 超聲波流量計(ji) 是根據聲波在(zai)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(zai)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(he)和，使用時局限(xiàn)性較強。流量計(jì)算公式如下:
 
　　式(shi)中:c一靜止流體(ti)中的聲速，m/s;ʋ一-流(liu)體流速,m/s;θ一流體(ti)靜🚶止時超🌏聲軌(guǐ)迹與管道軸線(xiàn)之間的夾角，°;D-管(guan)道直徑，1mm;r←超聲波(bo)在管壁内和電(dian)脈沖信号在電(dian)路中傳輸所産(chan)生的滞後時間(jian)的總和，s。
 
　　根據現(xian)場實踐該流量(liàng)計優缺點如下(xià):
1)優點。超聲波流(liú)量計現場無需(xū)破管、現場便于(yu)安裝。
2)缺點。①超聲(sheng)波流量計測量(liang)範圍和精度不(bú)高、抗幹擾🈲能💚力(lì)差;②使用壽命短(duǎn)(一般精度隻能(néng)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(wēn)度發生變化後(hòu)密度随之改變(bian),導緻測量的💋流(liú)量值與實際值(zhí)存在差異，從而(er)影響測量精度(du)。
2.3傳統“三角(或矩(ju)形)”量水圍堰配(pèi)電感傳感器
　　電(diàn)感傳感器[6]主要(yao)利用電磁感應(ying)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(ce)量電路轉換爲(wei)電壓或電流的(de)變化量輸出
　　在(zài)傳統“三角(或矩(ju)形)”量水圍堰[7]内(nei)安裝電感傳感(gǎn)器㊙️，電感傳🔅感器(qi)🐆将其四周水位(wei)産生的壓力及(ji)流速轉💯化爲🐕電(dian)流🔴或電壓，通過(guò)電📱纜數據線傳(chuan)輸至控制箱⚽，再(zai)通過信号發射(shè)裝置發送至信(xìn)号收集裝置，最(zui)終可直接讀❄️取(qu)排水瞬時流量(liang)和累計流量👌。“矩(ju)形”量水圍堰測(cè)量原理見圖1，流(liu)量👣計算公式如(rú)下:
 
　　式中:B一堰闆(pǎn)總寬(水槽内側(cè)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(gòu)簡單、工作可靠(kao);②測量精度高、零(ling)點穩定;③輸出功(gong)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(dong)排水内石粉、水(shuǐ)泥殘漿等易附(fù)着性物質較多(duō)，傳感器容易損(sun)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(bā)歇爾槽[8]配明渠(qú)流量計自動監(jian)測系統由巴歇(xiē)爾槽、數采儀、阿(a)🚩裏雲軟件組成(cheng)，主要設備包括(kuo):巴歇爾槽、數采(cǎi)儀(由明✂️渠流‼️量(liàng)計、電纜線、數據(ju)線、控制箱、信号(hao)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(yòng)戶通過(網址、IP地(di)址)調看數據)，其(qí)中巴歇📧爾槽由(you)上遊收縮段、短(duǎn)直喉道和下遊(yóu)擴散段3部分組(zu)成，分大型、标準(zhun)型和小型，大❤️型(xing)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(yú)巴歇爾槽上遊(yóu)收縮段，巴歇爾(ěr)槽把流量轉成(chéng)液位✏️，通過測量(liang)明渠流量計下(xià)方巴歇爾槽收(shōu)縮段内水流的(de)液位，再根據相(xiang)應巴歇爾槽的(de)水位與流量的(de)關系，通過計算(suàn)🐕公式轉換爲排(pai)水流量。巴歇爾(ěr)槽測量✊原理見(jiàn)圖2，流量計算公(gōng)式如下:
 
　　式中:Q-流(liú)量，L/s;C和n-常數(通過(guo)巴歇爾槽的選(xuan)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(jié)構簡單、工作可(kě)靠,使用壽命長(zhang);②采用不鏽鋼或(huo)玻璃鋼兩種材(cái)質可适應不同(tóng)介質的需要;③巴(bā)歇爾槽形成平(ping)穩雍水面，其測(ce)量的水位精度(du)高;④記錄1次數據(ju)的間隔時間可(ke)設置任意時長(zhang)，該工程設置的(de)時長爲lmin采集1次(ci)數據，更進一步(bù)提高量測數據(ju)的精度;⑤采用阿(a)裏雲系統存儲(chu)數據，安全可靠(kào)，可以登錄網址(zhǐ)随時随地查看(kan)數據;⑥後期維修(xiu)成本低，自投入(rù)使用1+a以來，尚未(wei)進行任何維修(xiu)，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(shī)工較爲複雜，附(fù)屬設備多，安裝(zhuāng)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(shè)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(er)槽的中✂️心線要(yào)與溝渠的中心(xin)線重合，使水流(liú)進人槽内不出(chū)現偏流，現場安(ān)裝精度要求較(jiào)高;④巴歇爾槽.上(shang)遊應有大于10倍(bei)槽寬的平直段(duan)，使水流平穩‼️進(jin)入巴歇爾槽，現(xiàn)場占地面積較(jiào)大;⑤數據在量測(cè)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(dì)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(ju)😄體需求選擇适(shi)用的流量計。通(tōng)過該标段多條(tiao)隧洞排水流量(liàng)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(jiao)低等優勢，已成(chéng)功運行1+a,量測結(jié)果獲得參建各(gè)方一緻認可，同(tóng)時巴歇爾槽配(pèi)🐅流量計量測隧(sui)洞排水已在滇(diān)中引水✔️工程多(duō)個标段推廣應(ying)用。同時💃巴歇爾(ěr)槽在農業灌溉(gai)、河流水量檢測(cè)🐪、污水排放監控(kòng)等領域得到廣(guang)泛應用。在提高(gāo)水量的🔴計量精(jīng)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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