［摘要］依據(ju)該閘涵實(shí)例應用數(shu)據，借助流(liu)量測量實(shi)驗分析，超(chao)聲流量計(ji) 在閘涵規(gui)範化維護(hù)管理中的(de)應用開展(zhǎn)專題探究(jiu)，參考測得(dé)的水位h和(hé)設定的不(bú)同糙率常(cháng)數n，分别利(lì)用纜道流(liu)速儀、超聲(sheng)流量計、洩(xiè)流曲線查(cha)算以及公(gōng)🏃🏻式計算，對(duì)流量實施(shi)了🥰多次比(bǐ)測，從圖😄表(biǎo)數據比測(ce)結果看出(chu)，四類測量(liang)結果相互(hù)差别非常(chang)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(chao)聲‼️流量計(ji)測量的流(liú)量最爲相(xiàng)近。超聲測(ce)量的水深(shēn)與糙率拟(ni)合性較好(hao)，呈現緊密(mì)關聯狀态(tài)。由🔆此可以(yǐ)看出，涵閘(zha)流量測量(liang)管理應用(yòng)超聲流量(liang)測量技術(shu)是可行的(de)，其測量精(jing)度完全滿(mǎn)足工程測(ce)🐆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(ge)技術✂️類課(ke)💛題，借❄️助技(jì)術手段實(shí)現數據化(hua)控制、維護(hu)和管理👌，可(ke)以🈲使閘涵(han)維護管理(li)更數據化(hua)、科學化和(he)規範化。案(àn)例閘涵🌈實(shí)例應用數(shu)據✉️，借助具(jù)體流量測(ce)量實驗分(fen)析，對閘涵(hán)維護管理(li)應🔴用超聲(shēng)流量計測(cè)流開展專(zhuan)題探究，以(yi)爲同類工(gong)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(cheng)選用的超(chāo)聲流量計(jì)多爲基于(yú)速率差或(huo)多普勒原(yuán)🧡理的超聲(shēng)流量計，利(li)用逆水流(liú)及順水流(liu)超聲脈沖(chong)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(dìng)流速，然後(hòu)通過特定(ding)計算得到(dào)流量。當向(xiàng)上遊傳播(bo)聲波時，其(qí)波速下降(jiang)，向下遊傳(chuán)播聲波時(shi)，其波速提(tí)高。要測定(ding)準确流量(liàng)，尤其是對(dui)水深較大(dà)，上下遊流(liu)速差異較(jiào)大的大型(xing)渠道，要求(qiú)應用多層(ceng)換能器☎️，以(yǐ)多聲道測(cè)定方法才(cái)😘能更加準(zhun)确✍️地測出(chū)流速演變(bian)量，從而準(zhǔn)确計算出(chu)流量。時差(cha)法超聲多(duō)聲道流速(su)測定機理(lǐ)示意見圖(tu)1具體🌈所示(shi)。

　　式中:θ爲流(liú)向與波向(xiàng)夾角;L爲聲(sheng)道長度;v爲(wèi)流速均值(zhi);T爲順逆🌏流(liu)時間均值(zhi);ΔT爲順逆流(liu)的時間差(cha);i爲聲道數(shu)💛;H爲水深;Ki爲(wei)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(lè)頻移測流(liú)是借助聲(sheng)波多普勒(le)頻移率測(ce)量🛀🏻而推💘算(suàn)出閘🈲涵流(liu)量的方法(fa)。超聲發生(sheng)器與流體(tǐ)顆粒間存(cun)在着相🤟對(duì)運動關系(xi)，流速和相(xiang)對運動形(xíng)成反射波(bō)的多普勒(le)頻移♊現象(xiàng)，在反射波(bo)和入射波(bō)間形成差(cha)異頻率。測(cè)定☂️了這些(xiē)差🐪異頻率(lǜ)，就能求解(jiě)出對應的(de)流速🏃🏻‍♂️，進而(ér)得到流量(liang)。爲了更加(jiā)有效地獲(huo)取多普勒(le)頻移信号(hao)，超聲多普(pǔ)勒❤️頻移流(liu)量計一般(ban)均📞選用收(shou)發一體的(de)換能器，具(jù)體見圖2所(suo)示。

　　在上述(shu)頻移流量(liang)推算式中(zhong)，K=2/(n+1)，c代表介質(zhì)波傳速率(lǜ);θ爲🌐波流夾(jiá)👅角;f0代表波(bo)源波頻;Δf多(duo)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(li)家岸引黃(huang)閘流量測(cè)量實驗中(zhong)的應用研(yan)究
2.1李家岸(àn)引黃閘運(yun)行現狀
　　李(li)家岸引黃(huáng)閘位處黃(huáng)泛沖積平(ping)原，擔負着(zhe)附近六♊個(gè)🏃‍♀️縣(市🥵)的引(yǐn)黃灌溉及(ji)地區生活(huo)和工業用(yòng)水任務❄️。該(gai)閘涵爲箱(xiang)式✂️鋼筋混(hun)凝土構造(zao)，全長81m，屬1級(jí)建築，3聯9孔(kong)，每孔3m淨寬(kuan)，3m淨高，校核(hé)♍防洪水位(wei)40．52m，設計防洪(hong)水位39．52m，設計(ji)，胸牆頂高(gao)度28．88m，底闆高(gao)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(ping)台高度32．50m，防(fang)沙閘門機(ji)架橋高度(du)38．50m，現有堤🙇‍♀️頂(dǐng)高度39．00m，最高(gāo)設計運行(háng)水位36．29m，設㊙️計(ji)灌溉引水(shui)位是28．10m。地方(fāng)閘管所出(chu)于規範化(hua)管理的需(xū)要👉，已對其(qí)上下遊水(shui)❄️位、流速和(he)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(xì)統，然後以(yi)微波技術(shu)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(shuǐ)實施.涵洞(dòng)閉啓遵循(xún)該閘工程(chéng)操作規❤️範(fàn),流✨量控制(zhì)在每秒100m'的(de)标準範圍(wei)内,參考灌(guan)區放水一(yī)🐪般規律,依(yi)照每秒15m'的(de)級差，選取(qǔ)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(shui)深不低于(yu)0.7m,以保障方(fang)便流速監(jiān)測和流量(liàng)計算。保持(chi)各涵洞水(shuǐ)🔞位基本一(yi)💋緻。糙率又(you)稱粗糙常(chang)數,一般以(yi)n表示,是反(fan)映渠壁面(mian)粗糙狀态(tai)之對水流(liu)影響的一(yi)個綜合常(chang)數值。粗糙(cao)🍉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(xiang)關.如果水(shuǐ)流挾帶泥(ni)沙，則水流(liu)含沙量大(da)小也對糙(cao)率n有影響(xiǎng)🚶。對案例引(yǐn)黃涵閘來(lái)說,一定程(chéng)度存👅在床(chuang)面相對粗(cū)糙、斷面不(bu)規整♈和水(shuǐ)流含沙量(liàng)相對大等(deng)具體情況(kuang),所以參考(kao)實測💁和相(xiàng)關推算,确(què)定最小n值(zhí)🈲在0.035,最大n值(zhí)在0.100。
2.2.1超聲流(liu)量計安裝(zhuāng)步驟
(1)安裝(zhuang)主機:主機(jī)安裝主要(yao)注意電源(yuan)線和射頻(pín)信号電📱纜(lan)的💋正💋确⛱️接(jie)連。連接電(diàn)源線要選(xuǎn)取電壓穩(wen)定的電源(yuan)，如果電源(yuan)電壓穩态(tai)✨不滿足要(yao)求時，應考(kǎo)慮使用穩(wěn)壓♍器，以确(què)保電源電(dian)壓符合主(zhǔ)機的要求(qiu)。架設信号(hào)電纜,其兩(liang)端須給與(yǔ)一定的識(shi)别标記,以(yǐ)防止電纜(lan)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(shí)差型超聲(shēng)波流量計(jì)測定流速(su),測🏃‍♀️量探頭(tou)爲換能器(qì).每涵安裝(zhuang)--對洞，與主(zhu)機通過信(xin)🐅号電纜相(xiang)連。安裝換(huan)能器重要(yào)的是換能(néng)器定位,即(ji)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(lu)夾角通常(cháng)都選取45o,通(tong)常選用激(ji)光經緯定(dìng)位儀測量(liàng)比較準确(què)。換能器安(an)裝好‼️後,要(yào)準确測出(chū)聲路角、聲(sheng)路高、聲路(lu)長等換能(neng)❤️器現場安(ān)裝狀态基(jī)本參數。.
(3)安(ān)裝超聲水(shuǐ)位計:不但(dan)要有流速(su)數據,還須(xū)掌握水🌏斷(duàn):面🌈面🌈積,才(cai)能實現超(chāo)聲測定流(liu)量。涵洞斷(duan)面--般情況(kuang)下都是确(que)定的,所以(yi)隻🔴要測出(chu)水面高程(chéng),過水斷面(miàn)的面積也(ye)就能通過(guò)計算得㊙️出(chu)。超聲水位(wei)計就是🏃用(yong)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(hán)洞☔頂闆，爲(wei)安裝超聲(sheng)水位計的(de)正确位置(zhì),見圖3具體(ti)所示。

2.2.2流量(liàng)測量方法(fa)及步驟
(1)測(ce)量:在确定(dìng)一個工況(kuàng)組合後,同(tóng)步實施各(gè)種測量，主(zhǔ)要有:設🔞備(bèi)⁉️測流,确定(ding)标準流量(liàng);各個洞内(nei)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(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(duan)的流速均(jun1)值;參考對(dui)應底闆高(gāo)度,各個涵(han)洞觀測出(chu)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(ce)--次,之後微(wēi)機推算水(shui)深,分别算(suan)出一個測(cè)驗時段的(de)水位均值(zhi);與此同時(shi)參考對應(yīng)底闆高度(dù)推算水深(shēn)。
(2)推算各洞(dòng)流量:首先(xian)确定一個(gè)糙率常數(shu)n,應用前述(shu)測🈲定的👉水(shuǐ)深數據推(tui)算出各涵(hán)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(bu)是相等,則(zé)需對糙率(lü)常數n進行(háng)必要💋調整(zheng)。多次不停(tíng)💔觀測，直到(dao)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(guo)分析
　　參考(kao)測得的水(shuǐ)位h和設定(ding)的不同糙(cao)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(qǔ)線查算以(yi)及公式計(ji)算,對流量(liang)實施了多(duō)🌍次比測。在(zài)滿足士5%允(yǔn)許誤差情(qing)況下,選用(yong)統計解析(xi)方法對數(shù)據實施篩(shai)選處理,獲(huò)得了滿足(zú)實驗解析(xi)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(shí)施拟合計(ji)算,得📧到了(le)水深h與糙(cāo)率常數n的(de)拟合曲線(xiàn)，具體見圖(tu)5所示🙇🏻。

　　從圖(tú)表數據比(bǐ)測結果中(zhōng)看到,四類(lei)測量結果(guo)相互🌏差别(bie)非常小,其(qí)中查算洩(xie)流曲線獲(huò)得的流量(liàng)誤差最大(dà),而纜道流(liú)👈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(cao)率拟合性(xìng)較好⛷️,呈現(xian)緊密關聯(lian)狀态。由此(cǐ)可以看出(chu),涵閘流量(liang)測量🔴管理(lǐ)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(jié)語
　　閘涵實(shi)例應用數(shù)據,借助具(ju)體流量測(cè)定試驗解(jiě)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(ben)收獲:(1)梳♈理(lǐ)介紹了超(chao)聲流量測(ce)量原理;(2)開(kai)😍展了應用(yòng)超聲流量(liàng)計進行閘(zha)💁涵流量在(zai)線🌏自動化(hua)測量;(3)對實(shí)驗結果進(jin)行了直方(fāng)和拟合比(bi)對分析。實(shí)驗得出的(de)現實和🚶前(qian)瞻性判斷(duan)是:(1)超聲流(liu)量計可以(yi)對引黃涵(han)閘進行在(zài)線自動化(hua)測流，能夠(gòu)幫助工程(cheng)管理人員(yuan)對涵閘運(yùn)行實現閘(zha)門開閉控(kòng)制和開展(zhan)數據實時(shí)監測、存儲(chu)和報送;(2)超(chao)聲流量測(cè)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(xu)要;(3)流量監(jian)測系統數(shù)據能夠一(yi)并傳輸到(dao)黃⁉️委和省(sheng)市專✍️業管(guǎn)理局,并入(ru)涵閘遠程(cheng)監控系統(tǒng),涵閘數據(ju)管理遠程(cheng)化、實.時化(huà)和信息化(huà)質量大幅(fú)提升;(4)可以(yǐ)借🚶‍♀️助計算(suàn)機系統的(de)強大功能(neng),建立實時(shi)涵閘信息(xi)數據庫,自(zi)動實施數(shù)據備份、轉(zhuan)儲功能,保(bao)障了曆史(shǐ)數據的安(ān)全性;對接(jiē)收㊙️到的諸(zhū)種數據統(tǒng)計解析,自(zì)動生成日(rì)、月、年報表(biao),并對曆史(shi)數據按諸(zhū)多條件實(shí)施查詢、記(jì)錄、修改及(jí)打印,應用(yong)數據化信(xin)息♌開展規(gui)範化管理(li)的效率更(geng)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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