常用量水堰槽使用技術(shù)

1、如何選擇量水堰槽非滿管狀態(tài)流動的水路稱作明渠(open channel)，明渠流量計的應用場所有城市供水引水渠、火電廠冷卻水引水和排水渠、污水治理流入和排放渠、工礦企業(yè)廢水排放以及水利工程和農(nóng)業(yè)灌溉用渠道。 選擇量水堰槽的種類，要考慮渠道內(nèi)流量的大小，渠道內(nèi)水的流態(tài)，是否能形成自由流。最大流量小于40升/秒建議使用直角三角堰；大于40升/秒建議使用巴歇爾槽；上游渠道較短，最大流量又大于40升/秒建議使用矩形堰。 條件允許，最好選擇巴歇爾槽。巴歇爾槽的水位-流量關系是由實驗室標定出來的，而且對于上游行進渠槽條件要求較弱。三角堰和矩形堰的水位-流量關系來源于理論計算，容易由于忽略一些使用條件，帶來

2、附加誤差。三角堰 材料：PVC、玻璃鋼、不銹鋼可選。 流量越大，相應增加壁厚。注意事項： 三角口處的尺寸準確、緣臺平直、光滑。板面光滑、平整、無扭曲。； 三角堰的中心線要與渠道的中心線重合。 j為堰板嵌入渠道墻的部分，尺寸請用戶根據(jù)現(xiàn)場情況而定。 適應范圍： 三角堰可按圖1.1加工。注意：安裝該直角三角堰的上游渠道寬是600mm，三角頂角與上游渠底的高度是250mm。 如使用圖1.1直角三角堰，可在明渠菜單“10堰槽種類”“1直角三角堰”項選擇“開啟”，儀表內(nèi)已有該堰板的水位-流量表，可根據(jù)水位值直接給給出流速。 最小流量0.0136升/秒，最大流量45.010升/秒（162噸/小時）圖1.1

3、 直角三角堰堰板構(gòu)造圖1.2 三角堰建造效果圖圖1.3 三角堰在渠道上的安裝和三角堰的水位零點三角堰安裝在渠道上如圖1.3所示。堰板要豎直，要安在渠道的中軸線上。加工三角堰時，可以會使頂角變成圓角，在確定水位等于零的位置時要注意，三角堰的水位零點應在三角堰的側(cè)邊的延長線的交點上。儀表的探頭要安裝在上游距離堰板0.51米的位置。二：矩形堰 材質(zhì)：PVC、玻璃鋼、不銹鋼可選。 流量越大，相應增加壁厚。 注意事項： 矩形口處的尺寸要準確、緣臺平直、光滑。板面光滑、平整、無扭曲。 矩形堰的中心線要與渠道的中心線重合。 j為堰板嵌入渠道墻的部分，尺寸請用戶根據(jù)現(xiàn)場情況而定。 適用范圍： 矩形堰可按圖2.

4、1加工，注意：矩形堰的水位-流量關系主要取決于堰口寬的“b”。也與上游渠道寬“B”和堰坎高“p”有關。 如使用圖2.1的矩形堰，可以在明渠菜單“10 堰槽種類”“2矩形堰”項選擇：0.25、0.50、0.75、1.00（注：此選項代表堰口寬b）儀表內(nèi)已有該堰板的水位-流量表，可根據(jù)水位值直接給給出流速。 1：b=0.25米最小流量0.4375升/秒（1.6噸/小時），最大流量56.907升/秒（205噸/小時） 2：b=0.50米最小流量0.8774升/秒（3.1噸/小時），最大流量153.74升/秒（553噸/小時） 3：b=0.75米最小流量3.7488升/秒（13噸/小時），最大流量53

5、9.04升/秒（1941噸/小時） 4：b=1.00米最小流量4.9780升/秒（18噸/小時），最大流量687.36升/秒（2474噸/小時）圖2.1 矩形堰的構(gòu)造圖圖2.2 矩形堰建造效果圖圖2.3 矩形堰在渠道上的安裝和矩形堰的水位零點矩形堰安裝在渠道上如圖2.3所示。堰板要豎直，要安裝在渠道的中軸線上。儀表的探頭安裝在距離堰板0.51米的位置。三：巴歇爾槽 材質(zhì)：PVC、玻璃鋼、不銹鋼可選。 流量越大，相應增加壁厚。注意事項： j的尺寸與渠道安裝有關，請用戶根據(jù)現(xiàn)場情況而定。 巴歇爾槽的中心線要與渠道的中心線重合,使水流進入巴歇爾槽不出現(xiàn)偏流。 巴歇爾槽通水后，水的流態(tài)要自由流。巴歇爾

6、槽的淹沒度要小于規(guī)定的臨界淹沒度。 巴歇爾槽的上游應有大于5倍渠道寬的平直段，使水流能平穩(wěn)進入巴歇爾槽。即沒有左右偏流，也沒有渠道坡降形成的沖力。（參見下圖） 巴歇爾槽安裝在渠道上要牢固。與渠道側(cè)壁、渠底連結(jié)要緊密，不能漏水。使水流全部流經(jīng)巴歇爾槽的計量部位。巴歇爾槽的計量部位是槽內(nèi)喉道段。適應范圍： 巴歇爾槽構(gòu)造如圖3.1。巴歇爾槽的標示尺寸是喉道寬度“b”。首先根據(jù)應用需要的最大流量，從“附錄一 巴歇爾槽水位-流量公式”中查出合適的巴歇爾槽的喉道寬“b”。再從“附錄二 巴歇爾槽構(gòu)造尺寸”中查出對應喉道寬等于“b”的巴歇槽的其他尺寸。按圖3.1加工成形，安裝在渠道上如圖2.4所示。 使用巴歇

7、爾槽，可以在菜單“10 堰槽種類”“3 巴歇爾槽”項選擇“開啟”。根據(jù)喉道寬“b”，從“附錄三 常用型號巴歇爾槽對應b值c值與n值，長寬高與最大流量”中查出修工系數(shù)c和指數(shù)n，輸入到菜單“9 設置常數(shù)”“1 修工系數(shù) c”和“指數(shù) n”，儀表就可以自動算出水位對應的流量值。圖3.1 巴歇爾槽構(gòu)造尺寸圖圖3.2 巴歇爾槽在渠道上的安裝效果圖附表三：常用型號巴歇爾槽對應b值c值與n值，長寬高與最大流量5水堰5.1水堰的結(jié)構(gòu)水堰由堰板和堰槽構(gòu)成。5.1.1堰板的結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示（圖4為裝配式結(jié)構(gòu)）。5.1.1.1堰口與內(nèi)側(cè)面成直角，唇厚為2mm。向外側(cè)倒45°傾斜面，毛刺應清除干凈。5

8、.1.2堰槽由導入部分、整流裝置部分及整流部分構(gòu)成。5.1.2.1堰槽（包括支承板）要堅固不易變形，可用鋼板或者混凝土制成。5.1.2.2在堰槽上游應設置整流裝置（45道整流柵板），以減少水面的波動，推薦的柵孔尺寸如圖6所示。整流部分的寬度等于導入部分的寬度。圖6柵孔尺寸5.1.2.3堰槽的底面和兩側(cè)面應平坦，側(cè)面和底面應垂直。5.1.2.4全寬堰槽的兩側(cè)面應向外延長，如圖5所示。延長壁應和兩側(cè)面一樣平坦，與堰口邊緣垂直，直角允差±5'。延長壁上應設置通氣孔，通氣孔應靠近堰口并在水頭的下面，以保證測量時水頭內(nèi)側(cè)空氣暢通，通氣孔的面積。ABhmax/140(8)式中：hmax最

9、大堰水頭，即水流的最高水面至堰口底點（直角三角堰）或堰口下邊緣（矩形堰、全寬堰）的垂直距離，m。5.1.2.5導入部分的容量應可能大此，這部分的寬度和深度不應小于整流裝置下游的寬度和深度，導水管應埋沒在水中。5.1.2.6堰槽的長度如圖7所示，尺寸列于表6。5.2.2小孔的位置距堰口(45)hmax，距堰口的下邊緣及堰槽底面的尺寸不得小于50mm，小孔不應有毛刺，小孔的軸心線應和堰槽壁垂直。5.3堰的水頭測定方法5.3.1應當在越過堰口流下來的水流與堰板不附著的情況下進行測量。5.3.2水堰的堰口至堰口外水池水面的高度不得少于100mm。5.3.3可以采用鉤針水位計或浮筒水位計（如圖9所示）來

10、測量水位，但水位不穩(wěn)定時不能使用鉤針水位時，應將針先沉入水內(nèi)再提上對準水平面，以消除表面張力的影響。除上述水位計外，也可采用水位測量精度不低于這兩種水位計的其他水位計。5.3.4水頭測量的水位計零點的確定，其誤差應在0.2mm以內(nèi)。5.3.4.1矩形堰、全寬堰的確定方法（如圖10所示）：a.先將臨時測量用的特制的帶鉤針的水位測量儀卡固在堰口上，并用水平儀找平，讀出圖中“G”數(shù)值；b.將水放入堰槽中，并使水面低于堰口；c.再將特制的帶鉤針的水位測量儀的鉤針下降并浸入水中，然后將鉤針慢慢提起使針尖和水面一平，如圖10(b)所示，并讀出圖中“F”數(shù)值，讀數(shù)G、F數(shù)值之差(“G-F”)即是堰口至堰槽中

11、水面之間的距離；d.將預先安裝在至堰口(45)hmax的測量截面處或小水桶內(nèi)的永久性的測量水頭的水位計的鉤針下降，使針尖和水面一平，并讀出刻度數(shù)值。該讀數(shù)值減去“G-F”數(shù)值，得到的數(shù)值即是測量水頭的永久性水位計的零點數(shù)值。5.3.4.2直角三角堰的確定方法a.在堰口上放置和堰槽長軸平行的特制的直徑D的圓棒，如圖11所示，并用水平儀找平；圖11b.將臨時測量用的特制的帶鉤針的水位測量儀放置在圓棒上面，鉤針針尖和圓棒軸線切面的底線相接觸，然后按照矩形堰、全寬堰測量方法中的b、c、d進行。把永久性的水位計的讀數(shù)值減去“G-F”的數(shù)值，再減去0.2071D值，得到的數(shù)值即是永久性水位計的零點值。5.

12、4水堰測量流量的計算公式5.4.1直角三角堰如圖12所示。圖12直角三角堰流量的計算公式為：式中：a流量系數(shù)，可查表7，其不確定度a/a=±1.0%；he有效堰水頭，m；he=h+Kh(10)式中：h測量堰水頭，m；Kh補償粘度和表張力影響的修正值，對直角三角堰Kh=0.00085m。表7流量系數(shù)a 注：(1)可用內(nèi)插法計算表中的中間數(shù)值；(2)E堰口高度，即堰口底點至堰槽底面的高度，m。適用范圍：a.h/E0.4；b.h/B0.2；c.h=0.050.38m；d.E0.45m；e.B1.0m。5.4.2矩形堰和全寬堰(b/B=1)如圖13所示。圖13矩形堰、全寬堰(b/B=1)流量

13、的計算公式為：式中：a流量系數(shù)，用下列公式計算：b/B=1（全寬堰），a=0.602+0.75h/E；b/B=0.9（矩形堰），a=0.598+0.064h/E；b/B=0.8（矩形堰），a=0.596+0.045h/E；b/B=0.7（矩形堰），a=0.594+0.030h/E；b/B=0.6（矩形堰），a=0.593+0.018h/E；b/B=0.5（矩形堰），a=0.592+0.010h/E；b/B=0.4（矩形堰），a=0.591+0.0058h/E；b/B=0.2（矩形堰），a=0.589-0.0018h/E；a的不確定度a/a=±1.5%；he有效堰水頭，m；he=h+K

14、h(12)式中：h測量堰水頭，m；Kh補償粘度和表面張力的影響的修正值，對矩形堰、全寬堰Kh=0.001m；he堰口有效寬度，m；be=b+Kb(13)式中：b測量堰口寬度，m；Kb補償粘度和表面張力的影響的修正值，從表8中查得。注：用內(nèi)插法計算表中的中間數(shù)值。適用范圍：a.h/E2.5；b.h0.03m；c.b0.15m（矩形堰）；d.E0.10m；e.B-b/20.10m（矩形堰）。5.5水堰流量測量不確定度的估算5.5.1直角三角堰：Q/Q=±（a/a）2+(tg·/2/tg·/2)2+2.52(he/h)2½(14)式中：a流量系數(shù)的不確定度，a

15、/a=±1.0%；tg/2堰口開口角引起的不確定度；tg·/2tg·/2=±100(ht/ht)2+(bt/bt)2½(15)式中：ht三角堰底點到上口的高度；bt三角堰上口的寬度；ht三角堰底點至上口的高度測量不確定度；bt三角堰上口寬度測量的不確定度；he堰水頭測量的不確定度；he=±h2+ho2+kh2+(2sh)2½(16)he/h=±100h2+ho2+kh2+(2sh)2½h(17)式中：h堰水頭實測不確定度；ho零點實測不確定度；kh補償粘度和表面張力影響的水頭測量修正值的不確定度；sh堰水頭n次測量的標準偏差。一般情況下，直角三角堰的流量測量不確定度Q/Q=±(12）%左右。5.5.2矩形堰、全寬堰：Q/Q=±（a/a）2+(be/b)2+1.52(he/h)2½(18)式中：a流量系數(shù)的不確定度，a/a=1.5%；