摘(zhai)要:某标(biāo)段施工(gong)多條隧(suì)洞，且要(yao)求每條(tiáo)隧洞排(pái)水🤩單💞獨(dú)量測，前(qián)期采用(yong)“接管式(shì)”智能電(diàn)磁流量(liàng)計 、 “外夾(jia)式”超聲(sheng)波流量(liàng)計 、傳統(tǒng)“三角”量(liang)水圍堰(yàn)監控量(liàng)測隧洞(dong)排水量(liang)，均未滿(man)🌍足相關(guan)要♉求，對(duì)排水計(jì)量造成(chéng)較大影(yǐng)響。後通(tōng)過對傳(chuán)統“三角(jiǎo)(或矩形(xing))”量水圍(wéi)♊堰配電(dian)感傳感(gan)器及巴(bā)歇爾槽(cáo)配🏃明渠(qu)流量計(jì)方案的(de)比👉選，最(zui)終選用(yòng)後者，目(mu)前已成(chéng)功運行(hang)1ta,量測結(jié)果獲得(dé)🎯參建各(ge)方🛀🏻一緻(zhi)認可🆚，同(tóng)時巴歇(xie)爾.槽配(pèi)流量計(jì)量測隧(suì)洞排水(shui)已在滇(diān)中🔴引水(shuǐ)工程多(duō)個标段(duàn)推廣應(yīng)用。
1概述(shù)
1.1工程概(gài)況
　　滇中(zhōng)引水工(gōng)程麗江(jiang)段施工(gong)2标香爐(lú)山隧洞(dong)排水量(liàng)估算❌值(zhi)爲138m'/h至919m/h,最(zui)開始采(cǎi)用“外夾(jia)式”超聲(sheng)波流量(liang)計進🏒行(háng)隧洞排(pái)水量測(cè)[1]，由✨于隧(sui)洞排水(shui)内石粉(fěn)、水泥漿(jiāng)、泥沙等(deng)含量較(jiào)高，且含(hán)量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼不均(jun)勻，緻使(shi)量測數(shu)據出現(xian)不規律(lǜ)性跳躍(yue),精度無(wu)法保障(zhang)。後采用(yong)“接🛀管式(shi)”智能電(diàn)磁流量(liang)計量測(cè)隧洞排(pai)水，使用(yòng)約1個月(yue)左右，石(shi)粉🌏、水泥(ní)漿等附(fù)着于電(dian)磁流量(liang)計内壁(bì)，緻使電(dian)磁流量(liàng)計不能(néng)再讀取(qǔ)數💜據，需(xu)頻繁更(geng)換，且👌更(gèng)換期間(jian)無法量(liàng)測隧洞(dòng)排水。最(zui)終✍️在滇(diān)中引水(shuǐ)工程🤞所(suo)有标段(duan)中，該标(biao)段最先(xiān)引進巴(ba)歇爾槽(cao)[2]配超聲(sheng)波明渠(qu)流量計(ji)31量測隧(sui)洞排水(shui)，量🥰測數(shu)據正确(què)、穩定，獲(huò)取數據(ju)方便✍️、時(shí)效性高(gao)，目前已(yǐ)在滇中(zhong)引水工(gōng)程多個(gè)标段推(tui)廣應用(yòng)👣。
1.2基本地(dì)質條件(jiàn).
　　該标段(duàn)隧洞區(qū)岩石風(feng)化主要(yào)爲碳酸(suan)鹽岩溶(rong)蝕性風(fēng)化及非(fei)碳酸鹽(yán)岩均勻(yún)性風化(huà)兩大類(lei)型。碳酸(suan)鹽岩其(qi)溶蝕風(feng)化程度(dù)在平面(miàn)上和垂(chui)向上差(cha)異均較(jiào)大，三疊(die)系上統(tong)中窩組(zǔ)(T;z)溶蝕風(fēng)化程度(dù)🔱較弱，中(zhōng)統北衙(yá)組(T2b2)灰岩(yán)😘溶蝕風(fēng)化☁️程度(du)最強，其(qi)強溶蝕(shí)風化帶(dài)厚度--般(bān)200~400m。斷裂帶(dai)部位因(yin)其岩體(ti)破碎,地(dì)下水活(huo)動強烈(liè),風化程(cheng)度明✏️顯(xiǎn)增強。标(biao)段總體(ti)🔴深埋，隧(sui)洞主要(yao)位于♊微(wei)新岩帶(dai)，但沿斷(duan)⛱️裂帶有(yǒu)風化加(jiā)劇現象(xiàng)。隧洞區(qu)中🈲等~強(qiang)透水岩(yan)層主要(yao)集中在(zài)Tb2、T2z、T,b1-2灰岩、白(bai)雲質灰(hui)岩、泥質(zhi)灰岩段(duàn)和松桂(guì)組(Tsn)砂岩(yan)段，随着(zhe)埋深的(de)增加(岩(yan)體風化(hua)減弱)岩(yán)層滲透(tòu)✨系數有(yǒu)減小的(de)趨勢。标(biao)段斷裂(lie)主❓要爲(wei)壓扭性(xìng)斷裂，其(qí)順斷層(ceng)方向一(yi)般屬中(zhōng)等~強透(tou)💜水，垂直(zhi)斷層方(fāng)向一般(ban)爲屬弱(ruò)🈲透👄水。
1.3地(di)下水特(tè)征
　　紅麥(mài)盆地以(yi)北，隧洞(dong)僅少量(liàng)洞段涉(shè)及拉什(shí)海岩溶(rong)水🙇🏻系統(tong)🌈，位⭕于吾(wú)竹比向(xiang)斜核部(bù)，緊鄰F10-3斷(duan)裂帶，地(dì)下水🤞埋(mai)深較大(dà)，存在💛深(shēn)部循環(huán)，隧洞穿(chuan)越存在(zài)遭遇岩(yan)溶管道(dào)産生湧(yǒng)突水的(de)風險。紅(hóng)麥盆地(dì)以南，線(xiàn)路平面(mian)‼️上涉及(ji)清🔴水江(jiang)一-劍川(chuān)V-1岩溶水(shui)子系統(tǒng)。
隧洞施(shi)工可能(néng)對地表(biǎo)水體産(chan)生影響(xiang)的有汝(ru)南河和(he)清水江(jiang)，以及沿(yán)線居民(min)用山頂(dǐng)小泉，此(ci)外對清(qing)水江、鶴(he)慶盆地(dì)、劍川盆(pen)地的部(bù)分岩溶(róng)大泉有(yǒu)一定的(de)🔴影響。估(gū)算隧洞(dòng)排水量(liang)爲138m3/h至919m3/h。
2流(liú)量計方(fāng)案比選(xuǎn)
2.1‘接管式(shi)”智能電(diàn)磁流量(liang)計
　　 電磁(cí)流量計(ji) 是基于(yu)法拉第(dì)電磁感(gǎn)應定律(lǜ)制造而(ér)成的一(yī)種流㊙️量(liang)測量儀(yi)表，通電(dian)後産生(shēng)磁場，隧(sui)洞排水(shui)通過磁(cí)場時産(chǎn)㊙️生感🐆應(ying)電🙇‍♀️動勢(shì)，傳感器(qi)電極采(cai)集感應(yīng)電動勢(shì)後傳輸(shu)至轉換(huàn)器，轉換(huàn)❓器将信(xìn)号放大(dà)、濾波、整(zheng)形、修正(zheng)等，按照(zhao)📞流量公(gong)式換算(suàn)出相應(yīng)的流量(liang)數據，最(zui)終☁️傳輸(shū)至MCU形成(chéng)瞬時流(liu)量、累計(jì)流量并(bìng)控制輸(shu)出。流量(liang)❄️公式如(rú)下:
E=KBVD(1)
　　式中(zhong):E-感應電(diàn)壓，V;K-儀表(biǎo)常數;B--磁(ci)感應強(qiang)度，T;V-測量(liang)管面内(nei)平均流(liu)速，m/s;D-流量(liàng)計的通(tong)徑，1mm。
　　現場(chǎng)一般将(jiāng)電磁流(liú)量計安(an)裝于排(pai)水管出(chu)口附近(jin)，兩端及(jí)排水管(guǎn)管口焊(han)接上法(fǎ)蘭盤後(hou)采用螺(luo)栓與排(pai)水管連(lian)⁉️接，電磁(ci)流量計(ji)安裝在(zài)水平管(guǎn)道較低(di)處或者(zhe)管❤️道上(shàng)升處，确(que)保㊙️測量(liang)精度不(bú)受現場(chǎng)客觀因(yīn)素影響(xiǎng),電磁流(liu)量計的(de)主要精(jīng)度等級(ji)有0.3級、和(hé)0.5級。
根據(jù)現場實(shi)踐該流(liu)量計優(you)缺點如(rú)下:
1)優點(dian)。①具有雙(shuāng)向測量(liàng)系統;②傳(chuan)感器安(an)裝所需(xu)的直管(guǎn)段大于(yu)5倍🥰的管(guan)道直徑(jìng)即可;③壓(ya)力損失(shī)小;④無阻(zu)礙流動(dòng)部件，無(wu)壓損🐆。
2)缺(que)點。①測量(liang)介質電(dian)導率-般(bān)需大于(yú)5us/cm，測量始(shǐ)動流速(su)一般需(xu)♌大于0.5m/s;②測(ce)🚩量介質(zhì)的溫度(du)受限于(yu)襯裏材(cai)質，對于(yu)高溫介(jiè)質的測(cè)🏒量效⭕果(guo)不佳;③無(wú)法測量(liang)氣體、蒸(zheng)氣等介(jiè)質;④測量(liàng)電極長(zhang)時間工(gōng)作，可能(néng)會出現(xiàn)結垢情(qíng)況💁，需清(qing)潔後才(cai)可測量(liang)♻️;⑤用電消(xiāo)耗較大(dà)，不宜使(shǐ)用電池(chí)💞供電;⑥由(yóu)于工🌍程(cheng)隧洞滲(shèn)水較大(da)，施工過(guò)程中灌(guan)漿較爲(wei)頻繁，隧(sui)洞排水(shui)内石粉(fěn)、水泥殘(can)漿等雜(za)質較⚽多(duo)，流㊙️量計(ji)内壁很(hěn)容易🛀被(bei)損壞，嚴(yan)重影響(xiang)📱流量計(ji)測量精(jing)‼️度及使(shǐ)用壽命(ming)，平均兩(liang)個月需(xū)更換1次(ci)💜。
2.2外夾式(shi)”超聲波(bō)流量計(jì)
　　 超聲波(bo)流量計(jì) 是根據(ju)聲波在(zài)被測介(jiè)質中的(de)傳播速(su)度制造(zào)而成的(de)一種流(liu)🏃🏻‍♂️量測量(liang)儀表，在(zài)被測介(jiè)質中的(de)傳播速(su)度爲被(bèi)測介質(zhì)的平均(jun)流速與(yu)聲波本(běn)身速度(du)的幾何(hé)和，使用(yong)時局限(xian)性較強(qiáng)。流量計(jì)算公式(shì)如下:
 
　　式(shì)中:c一靜(jing)止流體(ti)中的聲(shēng)速，m/s;ʋ一-流(liu)體流速(su),m/s;θ一流體(ti)靜止時(shi)超聲👄軌(gui)迹與管(guan)道軸線(xian)之間的(de)夾角，°;D-管(guan)道直徑(jing)，1mm;r←超聲波(bō)在管壁(bì)内和電(diàn)脈沖信(xìn)号在電(diàn)路中傳(chuán)輸所💜産(chan)生的滞(zhi)後時間(jian)的總和(he)，s。
 
　　根據現(xian)場實踐(jiàn)該流量(liang)計優缺(que)點如下(xià):
1)優點。超(chāo)聲波流(liu)量計現(xian)場無需(xū)破管、現(xian)場便于(yú)安裝㊙️。
2)缺(que)點。①超聲(sheng)波流量(liang)計測量(liang)範圍和(he)精度不(bu)高、抗幹(gàn)擾能力(lì)差🍓;②使用(yong)壽命短(duan)(一般精(jīng)度隻能(néng)保證1a);③儀(yi)表計算(suan)時采用(yong)的流體(ti)密度是(shi)人爲設(she)定密度(du),流體溫(wen)度發生(sheng)變化後(hou)密度随(sui)之改變(bian),導緻測(ce)量的流(liu)量值與(yǔ)實際值(zhí)存在差(chà)異，從而(er)影響測(cè)量精度(dù)。
2.3傳統“三(sān)角(或矩(ju)形)”量水(shuǐ)圍堰配(pei)電感傳(chuán)感器
　　電(diàn)感傳感(gǎn)器[6]主要(yào)利用電(dian)磁感應(yīng)原理将(jiang)被測非(fēi)電量如(rú)位移✌️、壓(yā)力、流量(liang)、振動等(deng)轉換成(cheng)線圈自(zì)感量L或(huò)互感量(liang)M的變化(huà)🈲，再由測(cè)量電路(lù)轉換爲(wei)電壓或(huo)電流的(de)變化量(liàng)輸出
　　在(zài)傳統“三(san)角(或矩(jǔ)形)”量水(shui)圍堰[7]内(nei)安裝電(diàn)感傳感(gǎn)器🐕，電感(gan)傳感器(qì)将其四(sì)周水位(wèi)産生的(de)壓力及(jí)流速轉(zhuǎn)化爲電(dian)流或電(dian)壓，通過(guo)電🔞纜數(shu)據線傳(chuán)輸至控(kong)制箱，再(zài)通過信(xìn)号發射(shè)裝置發(fā)送至❌信(xin)号收集(jí)裝置，最(zui)終可直(zhi)接讀取(qǔ)排水瞬(shùn)時流量(liàng)和累計(ji)流量。“矩(ju)形”量水(shuǐ)💞圍堰測(cè)量原理(li)見圖1，流(liú)量💛計算(suàn)公式如(rú)下:
 
　　式中(zhōng):B一堰闆(pan)總寬(水(shui)槽内側(ce)寬度)，m，b一(yī)堰闆缺(que)口寬度(dù),m,p-堰高,m,h-堰(yàn)上🐆水頭(tou)高度,m。.
根(gen)據現場(chang)實踐該(gai)流量計(jì)優缺點(dian)如下:
1)優(yōu)點。①結構(gou)簡單、工(gong)作可靠(kào);②測量精(jīng)度高、零(líng)點穩定(dìng);③輸出功(gong)🤩率較💚大(da);④可采用(yòng)太陽能(neng)闆提供(gong)電源，清(qīng)潔、環保(bǎo)。
2)缺點。如(ru)果隧洞(dong)排水内(nei)石粉、水(shuǐ)泥殘漿(jiang)等易附(fù)着性物(wu)質💃🏻較多(duo)，傳🌍感器(qi)容易損(sun)壞、更換(huàn)頻率極(ji)高，維護(hu)成本較(jiào)高。
2.4巴歇(xie)爾槽配(pei)明渠流(liú)量計
　　巴(bā)歇爾槽(cao)[8]配明渠(qú)流量計(ji)自動監(jian)測系統(tǒng)由巴歇(xiē)爾槽、數(shù)采儀、阿(a)😘裏雲軟(ruǎn)件組成(cheng)，主要設(shè)備包括(kuo):巴歇爾(er)槽、數🌂采(cǎi)儀(由明(míng)💜渠流🌏量(liàng)計、電纜(lan)線、數據(jù)線、控制(zhi)箱、信号(hao)發射裝(zhuāng)置、天線(xian))、數據接(jiē)收裝置(zhi)、阿裏🈲雲(yún)數據儲(chu)存🚩系統(tǒng)、電腦(用(yong)戶通過(guo)(網址、IP地(dì)址)調看(kan)數據🏃🏻)，其(qí)中巴歇(xiē)爾槽由(yóu)上遊收(shōu)縮段、短(duǎn)直喉道(dao)和下遊(yóu)💰擴散段(duàn)3部分‼️組(zǔ)成，分大(dà)型🏃、标🌈準(zhǔn)型和小(xiao)型，大型(xíng)有8種、标(biāo)準型💯12種(zhong)、小型5種(zhǒng),根據⁉️排(pái)水流量(liàng)選擇合(he)适的型(xíng)号。
　　明渠(qu)流量計(jì) 安裝于(yú)巴歇爾(ěr)槽上遊(yóu)收縮段(duan)，巴歇爾(ěr)槽把流(liu)量轉成(chéng)💜液🥵位，通(tong)過測量(liang)明渠流(liú)量計下(xià)方巴歇(xiē)爾槽收(shou)縮段内(nei)水流的(de)液位，再(zai)根據✏️相(xiang)應巴歇(xie)爾槽的(de)水位與(yǔ)流量的(de)關系，通(tōng)過計算(suan)公式轉(zhuǎn)換爲排(pai)水流量(liang)。巴歇爾(er)槽測量(liàng)原理見(jian)圖2，流量(liang)計算公(gōng)式如下(xia):
 
　　式中:Q-流(liu)量，L/s;C和n-常(cháng)數(通過(guò)巴歇爾(ěr)槽的選(xuǎn)項，查詢(xun)對應的(de)系數);Ha--水(shui)深液位(wèi)，1m。
　　根據現(xian)場實踐(jiàn)該流量(liàng)計優缺(que)點如下(xia):
1)優點。①結(jie)構簡單(dān)、工作可(ke)靠,使用(yòng)壽命長(zhǎng);②采用不(bú)鏽鋼或(huo)玻璃鋼(gāng)兩種材(cái)質可适(shì)應不同(tóng)介質的(de)需要;③巴(bā)歇爾槽(cáo)形成平(ping)穩雍水(shui)面，其測(ce)量的水(shuǐ)位精度(dù)高;④記錄(lù)1次數據(ju)的間隔(gé)時間可(ke)設置任(rèn)意時長(zhang)，該工程(cheng)設置的(de)時長爲(wei)lmin采集1次(ci)數據，更(gèng)進一步(bù)提高量(liang)測數據(ju)的精度(dù);⑤采用阿(ā)裏雲系(xi)統存儲(chu)數據，安(ān)全可靠(kao)，可以登(dēng)錄網址(zhi)随時随(sui)地查看(kan)數據;⑥後(hou)期維修(xiu)成本低(di)，自投入(ru)使用1+a以(yi)來，尚未(wèi)進行任(ren)何維修(xiū)，現場一(yi)直連續(xù)采集數(shu)據且滿(mǎn)足施工(gong)需求。
2)缺(quē)點。①巴歇(xiē)爾槽施(shī)工較爲(wei)複雜，附(fù)屬設備(bei)多，安裝(zhuāng)費用相(xiàng)🤞對較高(gao)㊙️;②爲保證(zhèng)設施的(de)正常運(yun)行，确保(bǎo)其測量(liang)精度，需(xu)對🔞槽體(tǐ)進行定(ding)期除鏽(xiù)、清淤、設(shè)備檢查(chá)等日常(chang)巡查🤞，特(tè)别在泥(ní)沙含量(liang)較多的(de)渠道中(zhong)，清淤較(jiao)爲🏃🏻‍♂️頻繁(fan);③巴歇🈲爾(er)槽的中(zhong)心線要(yào)與㊙️溝渠(qú)的中心(xin)線重合(hé)，使水流(liu)進人槽(cao)内不出(chu)現偏流(liu)，現場安(an)裝精度(dù)要求✨較(jiào)高;④巴歇(xie)爾槽.上(shang)遊應有(you)大于10倍(bei)槽寬的(de)平直段(duan)，使水流(liu)平穩進(jìn)入巴💁歇(xiē)爾槽，現(xiàn)場占地(dì)面積較(jiao)大;⑤數據(jù)在量測(ce)和傳輸(shu)過程中(zhong)易受磁(cí)場幹擾(rao)🌐，需♌安裝(zhuāng)在電磁(cí)幹擾較(jiao)小的地(dì)方。
3結語(yu)
　　通過以(yi)上4種水(shuǐ)量計量(liang)設施對(dui)比,各有(yǒu)優缺點(dian),根據具(ju)體需🈲求(qiú)選擇适(shi)用的流(liú)量計。通(tong)過該标(biāo)段多條(tiáo)隧洞排(pai)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻水流量(liàng)計✊使用(yòng)情況，巴(ba)歇爾槽(cáo)憑借其(qi)計量精(jing)度高、數(shu)據采集(ji)連續性(xìng)強、後續(xù)維修較(jiao)低等優(you)勢，已成(chéng)功運行(hang)1+a,量測結(jié)果獲得(dé)參建👣各(ge)方一緻(zhi)認可，同(tong)時巴歇(xie)爾槽配(pei)流量計(jì)量測隧(sui)洞排水(shui)已在滇(diān)中引水(shui)工程多(duo)個标段(duan)推廣應(yīng)用。同時(shi)巴歇爾(er)槽在農(nóng)業灌溉(gai)、河流水(shuǐ)量檢測(cè)、污水排(pai)📐放監控(kong)等領域(yu)得到廣(guang)泛應♌用(yong)。在提高(gao)水量的(de)🌈計量精(jīng)度和加(jiā)強水量(liàng)計量監(jian)測管理(lǐ)中，有着(zhe)重要的(de)㊙️作用。

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