［摘要］依據(jù)該閘涵實(shi)例應用數(shù)據，借助流(liu)量測量實(shi)🍉驗分♍析，超(chao)聲流量計(ji) 在閘涵規(guī)範化維護(hù)管理中的(de)應用開展(zhan)專題探究(jiu)，參考測得(de)㊙️的☎️水位h和(hé)設定的不(bu)同糙率常(chang)數n，分别利(li)♊用纜道流(liu)速儀🧑🏾‍🤝‍🧑🏼、超聲(shēng)流量計、洩(xiè)流曲線查(chá)算以及公(gōng)式計算☂️，對(duì)流量實施(shī)了📧多次比(bi)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(chang)小，其中查(chá)🌏算洩流曲(qu)線獲得的(de)流量誤差(cha)最大，而纜(lǎn)道流速儀(yi)✏️測量和超(chāo)聲流量計(jì)測量的流(liu)量最爲相(xiàng)近。超聲測(ce)量的水深(shēn)與糙率拟(ni)合性較好(hǎo)，呈現㊙️緊密(mi)關聯狀态(tài)😍。由此可以(yi)看出，涵閘(zha)流量測量(liàng)管理應用(yòng)🌈超聲流量(liàng)測量技術(shu)是可行的(de)，其測量精(jing)度完全滿(man)足工程測(cè)❓量管理要(yao)求。
　　閘涵維(wei)護管理既(jì)是一個管(guan)理學課題(ti)，也是一個(ge)技術類課(ke)題🔴，借助技(jì)術手段實(shi)現數據化(huà)控制、維護(hù)和🧑🏾‍🤝‍🧑🏼管理㊙️，可(kě)以使閘涵(han)維📧護管💛理(li)更數據化(hua)、科學化和(he)規範化。案(an)例閘涵實(shí)例應用數(shu)據，借助具(ju)體流量測(cè)量實驗分(fen)析，對閘涵(hán)維護管理(lǐ)應用超聲(shēng)流量計測(ce)流♍開展專(zhuan)題探究，以(yi)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(liang)測量原理(lǐ)
　　時下工程(chéng)選用的超(chāo)聲流量計(jì)多爲基于(yú)速率差或(huò)多普勒原(yuán)理的超聲(shēng)流量計，利(lì)用逆水流(liu)及順水流(liú)超聲脈沖(chong)速率差異(yi)測定流速(su)流量。
1.1時差(chà)法超聲測(cè)定機理
　　超(chāo)聲測定流(liu)量實質上(shàng)是借助超(chāo)聲波測定(ding)流速，然後(hou)通過特定(ding)🐅計算得到(dào)流量。當向(xiang)上遊傳播(bo)聲波時，其(qi)波速下降(jiàng)，向🌍下遊傳(chuán)播聲波時(shi)，其波速提(ti)高。要測定(dìng)準确流量(liang)，尤其是對(dui)水深較㊙️大(dà)，上下遊流(liu)速差異較(jiao)大的大型(xíng)渠道，要求(qiu)應用多層(ceng)換能器，以(yǐ)多聲道測(ce)定方法才(cái)能更加準(zhun)确地測出(chu)流速演變(biàn)量，從而☂️準(zhǔn)确計算出(chu)🏒流量。時差(chà)法超聲多(duo)聲道流速(sù)測定機理(lǐ)示意見圖(tu)1具體所示(shi)。

　　式中:θ爲流(liu)向與波向(xiàng)夾角;L爲聲(sheng)道長度;v爲(wèi)流速均值(zhí);T爲順逆流(liú)時間均值(zhí);ΔT爲順逆流(liú)的時間差(chà);i爲聲道數(shù);H爲水⭐深;Ki爲(wèi)聲道🏃加權(quán)積分常數(shù)，B=(B1+B2)/2。
1.2多譜勒頻(pín)移測流機(ji)理
　　多普勒(le)頻移測流(liú)是借助聲(sheng)波多普勒(le)頻移率測(cè)量而推算(suàn)出🌍閘涵流(liú)量的方法(fa)。超聲發生(shēng)器與流體(ti)顆粒間存(cun)在着相對(duì)運動關系(xi)，流速和相(xiàng)對運動形(xíng)成反射波(bo)的多普勒(le)頻移現象(xiang)，在反射波(bō)和入射波(bō)間🤩形成差(cha)異頻率。測(ce)定了這些(xie)差異頻率(lü)，就能求解(jie)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(jù)體見圖2所(suǒ)示。

　　在上述(shu)頻移流量(liàng)推算式中(zhōng)，K=2/(n+1)，c代表介質(zhi)波傳速率(lǜ);θ爲波🧡流👈夾(jia)角👅;f0代表波(bō)源波頻;Δf多(duō)普勒均量(liàng)頻移，n的取(qu)值✏️可以具(ju)體見表1所(suo)示。

2超聲流(liú)量計在李(lǐ)家岸引黃(huáng)閘流量測(ce)量實驗中(zhōng)的應用研(yán)究❗
2.1李家岸(an)引黃閘運(yùn)行現狀
　　李(lǐ)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(yǐn)黃灌溉及(ji)地區生活(huó)和工業用(yòng)水任務。該(gāi)閘涵爲✔️箱(xiāng)式鋼筋混(hun)凝土構造(zao)，全長81m，屬1級(ji)建築，3聯9孔(kong)，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(jì)，胸牆頂高(gao)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(jī)架橋高度(du)38．50m，現有堤頂(dǐng)高度39．00m，最高(gao)設計運行(hang)水位36．29m，設🔞計(ji)灌溉引水(shuǐ)位💰是28．10m。地❓方(fang)閘管所出(chū)于規範化(huà)管理的需(xū)要，已對其(qi)上下遊水(shuǐ)♈位、流速和(hé)流量實施(shī)了超聲實(shi)時監測，現(xian)場數據經(jīng)過線纜傳(chuán)至監控室(shì)💃🏻計算機系(xi)統，然後以(yi)微波技術(shù)上傳給黃(huang)委以及省(shěng)市河務管(guan)理局。
2.2流量(liàng)測量實驗(yàn)
　　實驗結合(he)灌區放水(shui)實施.涵洞(dong)閉啓遵循(xun)該閘工程(chéng)操作規範(fàn),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(yī)般規⭕律,依(yī)照每☀️秒15m'的(de)級差，選取(qu)确定每秒(miao)100、80.65、50、35、20m'等六個等(deng)級實施。最(zuì)小涵内水(shuǐ)深不低👌于(yu)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(cháng)數,一般以(yǐ)n表示,是反(fan)映渠壁面(miàn)粗糙狀态(tai)之對水流(liú)影響的一(yi)個綜合常(cháng)數值。粗糙(cāo)常數n跟水(shuǐ)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(ní)㊙️沙，則水流(liú)含沙量㊙️大(da)小也對糙(cāo)率n有影響(xiǎng)。對案例引(yin)黃涵閘來(lái)說,一定程(cheng)度存在床(chuang)面相對粗(cu)糙、斷面不(bu)規整和水(shui)流含沙量(liàng)♊相對大等(deng)🛀🏻具體情況(kuàng),所🌍以參考(kao)實測和相(xiàng)關推算,确(què)定最小n值(zhi)🌈在0.035,最大n值(zhi)在0.100。
2.2.1超聲流(liú)量計安裝(zhuāng)步驟
(1)安裝(zhuāng)主機:主機(ji)安裝主要(yao)注意電源(yuán)線和射頻(pín)信号電纜(lan)的正确接(jie)連。連接電(dian)源線要選(xuan)取電壓穩(wen)定的電源(yuán)，如果💘電源(yuán)電壓✂️穩态(tai)不滿足要(yao)求時，應考(kao)慮使用穩(wen)壓器，以确(què)保電源電(dian)壓符合主(zhǔ)機的要求(qiú)。架設信号(hào)電纜💛,其兩(liang)端須給與(yu)一定的識(shí)别标記,以(yǐ)防止🔅電纜(lǎn)與主機及(jí)換能器連(lián)接時因不(bu)易分辨而(ér)導緻⭕錯誤(wù)連接。
(2)安裝(zhuang)換能器:實(shí)驗選用時(shi)差型超聲(shēng)波流量計(ji)測定🌈流速(sù),測量探頭(tóu)爲換能器(qi).每涵安裝(zhuāng)--對洞，與主(zhǔ)機通過信(xin)号電纜相(xiang)連。安裝換(huàn)💘能器重要(yào)的是換能(neng)器定位,即(ji)找出涵洞(dòng)兩邊換能(neng)器安❤️裝的(de)準❤️确部位(wei),涵洞中心(xin)線與換能(néng)器的聲路(lu)夾角通常(cháng)都選取45o,通(tōng)常選用激(ji)光經緯定(dìng)位儀測量(liang)比較準确(què)。換💁能器安(an)裝好🔴後,要(yao)準确測出(chu)聲路角、聲(shēng)路高💘、聲路(lu)長等換能(néng)🎯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(xū)掌握水斷(duan):面面積,才(cái)能實現超(chao)聲測定流(liu)量。涵洞斷(duàn)面--般情況(kuàng)下都是💁确(que)定的,所以(yǐ)隻要測出(chu)水面高程(cheng),過水斷面(mian)的面積也(ye)就能通過(guò)計算得出(chu)。超聲♋水位(wei)計就是用(yòng)來測定水(shuǐ)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(zhì),見圖3具體(tǐ)所示。

2.2.2流量(liang)測量方法(fa)及步驟
(1)測(cè)量:在确定(ding)一個工況(kuang)組合後,同(tong)步實施各(ge)種測量，主(zhǔ)要🈲有:設備(bei)測流,确定(dìng)标準流量(liang);各個洞内(nèi)水位計測(ce)各涵水位(wei)，微機機自(zi)動推算該(gai)時段的水(shui)位均值;各(gè)個洞☁️内流(liú)量計測定(ding)流速，微機(ji)自動推算(suàn)測驗時段(duàn)的流速均(jun)值;參考🌈對(dui)應底闆♈高(gāo)度,各個涵(han)洞觀測出(chū)口和距離(li)出口3m處的(de)水位,不間(jiān)斷觀☔測或(huò)者每1min觀🏃測(cè)--次,之後微(wēi)機推算水(shuǐ)深,分别算(suàn)出一個測(cè)驗時段的(de)水位均值(zhi);與此同時(shí)參☂️考對應(yīng)底闆高度(dù)推算水深(shen)。
(2)推算各洞(dòng)流量:首先(xian)确定一個(ge)糙率常數(shu)n,應用前述(shù)🔞測定的📧水(shui)深數據推(tuī)算出各涵(hán)洞的流量(liang)Q。與标準流(liu)量Q比較檢(jiǎn)📞測EQ,是否相(xiang)等。假🚶如不(bu)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(dào)發現n0始終(zhong)在一定範(fan)💛圍内循環(huán)變化,則在(zài)其中最終(zhong)選取一-個(gè)中間值供(gong)計🐅算所用(yong)。
3實驗結果(guǒ)分析
　　參考(kao)測得的水(shuǐ)位h和設定(dìng)的不同糙(cāo)率常數n,分(fèn)别利用纜(lǎn)道流速🙇‍♀️儀(yí)、超聲流量(liàng)計、洩流曲(qǔ)線查算以(yi)及公㊙️式計(jì)算,對💛流量(liang)實施了多(duo)次比測。在(zai)滿足士5%允(yǔn)許誤差情(qing)況下,選用(yong)統計解析(xī)方法對數(shu)據實施篩(shai)選處理,獲(huò)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(ji)算機對實(shí)驗數據實(shi)施拟合計(jì)算,得到了(le)水深h與糙(cao)率常數n的(de)拟合曲線(xian)，具體見圖(tu)5所示。

　　從圖(tu)表數據比(bi)測結果中(zhong)看到,四類(lèi)測量結果(guo)相互差🈲别(bie)非常小,其(qí)中查算洩(xie)流曲線獲(huo)得的流量(liang)誤差最大(da),而纜道流(liu)速儀測量(liàng)和超聲流(liú)量計測量(liàng)的流量最(zuì)爲相近。超(chao)💞聲測量的(de)水深🌈與糙(cao)率拟合性(xìng)較好,呈現(xiàn)緊密關聯(lian)狀态。由此(cǐ)可以🙇🏻看出(chū),涵閘㊙️流量(liàng)測量管理(li)應用超聲(sheng)流量測量(liang)技術是可(ke)行的,其測(ce)量精☔度完(wán)全滿足工(gong)程測量管(guan)理要求。

4結(jie)語
　　閘涵實(shí)例應用數(shu)據,借助具(jù)體流量測(cè)定試驗解(jie)析,對閘涵(han)規範化維(wéi)護管理應(ying)用超聲流(liú)量計測流(liu)進行專題(ti)探讨。基本(běn)收獲:(1)梳理(lǐ)介紹了超(chāo)聲流量測(ce)量原理;(2)開(kāi)展了應⛱️用(yòng)超聲流量(liàng)計進行閘(zhá)涵流量在(zai)線自動化(huà)測量;(3)對實(shi)驗結果進(jin)行了直方(fāng)和拟合比(bi)對分析。實(shi)驗得出的(de)現實和🙇🏻前(qián)瞻性判斷(duàn)是:(1)超聲流(liu)量計可以(yǐ)對引🤟黃涵(han)閘進行在(zài)線自動化(huà)測流，能夠(gòu)幫🈲助工程(chéng)管📞理人員(yuán)對涵閘運(yùn)行實現閘(zha)門開閉控(kòng)制和開展(zhan)數據實時(shi)監測、存儲(chu)和報送;(2)超(chāo)聲流量測(ce)量✔️，其精度(du)誤差可以(yǐ)控制在+5%範(fàn)圍🔞以内,精(jīng)度滿足規(gui)範管理需(xū)要;(3)流量監(jiān)測系統數(shu)據能夠一(yī)并傳輸到(dào)黃📐委和省(sheng)市專🚶‍♀️業管(guǎn)理局,并入(rù)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(hua)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(néng),建立實時(shi)涵👨‍❤️‍👨閘信息(xī)數據庫,自(zi)動實施數(shu)據備份🈚、轉(zhuan)儲功能,保(bǎo)障了曆史(shi)數據的安(an)全性;對接(jiē)收到的諸(zhu)種數據統(tǒng)計解析,自(zi)動生成日(rì)、月、年報表(biao),并對曆史(shǐ)數據按諸(zhū)多條件實(shí)施查詢、記(jì)錄、修改及(ji)打🌏印,應用(yong)數據化信(xin)息⛱️開展規(gui)範化管理(li)的🈚效率更(gèng)高,效果更(geng)✏️好;(5)水流量(liang)實時監測(cè)及信息化(hua)處理，可爲(wei)涵閘按量(liàng)刷卡引水(shui)供🛀水提供(gòng)技術發展(zhǎn)空間。

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