渾水流量計在灌區(qū)末級渠系用水計量中的應(yīng)用與示范

□李繼綱（河南省人民勝利渠管理局）

1.儀器結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 儀器結(jié)構(gòu)

本儀器包括：流速傳感器和流量累計計數(shù)器兩部分。

1.1.1 流速傳感器包括流速傳感頭、信號轉(zhuǎn)換器、聯(lián)結(jié)套支部件、導(dǎo)流罩支部件和聯(lián)結(jié)桿等。

1.1.2 計數(shù)器采用大規(guī)模集成電路液晶顯示模塊，通過手感式薄膜開關(guān)鍵盤，按內(nèi)部固定的程序，操作十分方便。另外，為防止灌渠突然斷水，水位下降后，旋杯轉(zhuǎn)子被風(fēng)吹產(chǎn)生空轉(zhuǎn)多計數(shù)，儀器設(shè)有專門的信號控制器，可根據(jù)水位的變化控制信號。

1.2 工作原理

灌溉渠道中的水流從前部擋水墻進入測流涵洞，水流作用到旋杯轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，流速越大，其轉(zhuǎn)速越快，轉(zhuǎn)速n與單位時間過水流量Q呈線性關(guān)系，即：

式中：k0為反映儀器結(jié)構(gòu)、測流涵洞水工建筑物、渠道和水流特性等綜合因素的流量系數(shù)，因此，需在現(xiàn)場實際情況下，用流速儀法標(biāo)定。流量系數(shù)k0確定后，只要測得流量計的轉(zhuǎn)速n，便可計算求得單位時間過水流量Q和累計用水量。

公式（1）中的旋杯轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n，可用其在一定測速歷時T內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù)R表示，即：

將公式（2）代入公式（1），得：

灌溉用水歷時長，在T時段內(nèi)測得的總用水量W為：

將公式（3）代入公式（4）得：

因此，測量流量Q實際上就是旋杯轉(zhuǎn)子總轉(zhuǎn)數(shù)R，除以測量歷時T，計算得n后，再乘以流量系數(shù)k0。而累計用水量W，則是在計數(shù)器上設(shè)置流量系數(shù)k0值，k0也稱單元水量，即旋杯轉(zhuǎn)子每一轉(zhuǎn)，相當(dāng)于水流通過量水涵洞的水量，其累加轉(zhuǎn)數(shù)也就是一輪灌溉用水量的累計。

2.配套建筑物設(shè)計與建設(shè)

配套建筑物，即量水涵洞，由涵洞體、前后擋水墻、前后八字墻及儀器保護室等組成。

量水涵洞是一寬淺式呈矩形截面的洞體，使渠道水流由明渠自由流變?yōu)橛袎汗芰鳎员惆匆欢ǖ臄嗝娣e計算過水流量。涵洞截面：高寬比一般為1：2～1：4，涵洞長度L一般為1.6～2.0m。在涵洞體頂部有一矩形孔，建有鋼筋混凝土儀器保護室，頂部有牢固的活動蓋板，設(shè)有暗鎖，底部有一角鐵支架，角鐵尺寸為30mm×3mm，焊接成整體結(jié)構(gòu)后，其技術(shù)要求為：一是內(nèi)方孔尺寸170 mm×170 mm，保證Φ170 mm導(dǎo)流罩能順利通過，角鐵厚度與導(dǎo)流罩肩平齊；二是有一個平整的平面，使儀器方板放平其上。儀器傳感頭的方板即安裝在上面，旋杯轉(zhuǎn)子正好伸入洞體。

按照以上設(shè)計，本著交通便利、示范方便的原則，涵洞建在西一二分干大宋佛支渠一斗上。

根據(jù)設(shè)計原則，本次涵洞設(shè)計，在測量地面高程的情況下，高寬比取值為 55cm：160cm（1：2.91），長度取值為 1.8m。

3.流量系數(shù)K0的標(biāo)定

3.1 標(biāo)定方法

流量系數(shù)K0的標(biāo)定方法是在量水涵洞下游（約5～10m）設(shè)立一個測流斷面，通常以常規(guī)流速儀用流速—面積法測得的T時段總量Q作為標(biāo)準(zhǔn)流量值，與LBX-7型渾（污）水流量計在相應(yīng)的時段T內(nèi)測得的轉(zhuǎn)子總轉(zhuǎn)數(shù)R之比，即：

測驗斷面渠段位置的選擇、測線的布設(shè)、垂線測點數(shù)目及流量的計算方法按《水文測驗規(guī)范》進行。

3.2 標(biāo)定過程

標(biāo)定時段2008年6月23日15時15分至2008年6月23日16時15分，整1h。

標(biāo)定時段內(nèi)流量計總轉(zhuǎn)數(shù)：⑴時段初始讀數(shù)：16787轉(zhuǎn)；⑵時段末讀數(shù)：17511轉(zhuǎn)；⑶時段總轉(zhuǎn)數(shù)：R=17511-16787=424轉(zhuǎn)；

標(biāo)定時段內(nèi)流速儀實測水量：時段初所測流量Q1=0.0801m3/s；時段末所測流量Q2=0.0704m3/s；⑶時段內(nèi)平均流量Q=0.07525m3/s；⑷時段內(nèi)水量 W=0.07525×3600=270.9m3；

流量系數(shù)K0的計算：

K0=時段內(nèi)流速儀實測水量W÷時段內(nèi)流量計總轉(zhuǎn)數(shù)R

=270.9÷424=0.6389

4.示范應(yīng)用

2008年6月23日19時至2008年6月28日3時，共計（24×6）+8=104 h，流量計總轉(zhuǎn)數(shù)R=47944轉(zhuǎn)，那么，根據(jù)上面標(biāo)定的流量系數(shù)，流量計實測總水量即為：

W=K0R=0.6389×47944=30631.4m3

測水十分方便。