渾水流量計在灌區末級渠系用水計量中的應用與示范

□李繼綱（河南省人民勝利渠管理局）

1.儀器結構及工作原理

1.1 儀器結構

本儀器包括：流速傳感器和流量累計計數器兩部分。

1.1.1 流速傳感器包括流速傳感頭、信號轉換器、聯結套支部件、導流罩支部件和聯結桿等。

1.1.2 計數器采用大規模集成電路液晶顯示模塊，通過手感式薄膜開關鍵盤，按內部固定的程序，操作十分方便。另外，為防止灌渠突然斷水，水位下降后，旋杯轉子被風吹產生空轉多計數，儀器設有專門的信號控制器，可根據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，水流作用到旋杯轉子，使轉子旋轉，流速越大，其轉速越快，轉速n與單位時間過水流量Q呈線性關系，即：

式中：k0為反映儀器結構、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，因此，需在現場實際情況下，用流速儀法標定。流量系數k0確定后，只要測得流量計的轉速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）中的旋杯轉子轉速n，可用其在一定測速歷時T內的總轉數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實際上就是旋杯轉子總轉數R，除以測量歷時T，計算得n后，再乘以流量系數k0。而累計用水量W，則是在計數器上設置流量系數k0值，k0也稱單元水量，即旋杯轉子每一轉，相當于水流通過量水涵洞的水量，其累加轉數也就是一輪灌溉用水量的累計。

2.配套建筑物設計與建設

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為有壓管流，以便按一定的斷面積計算過水流量。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，設有暗鎖，底部有一角鐵支架，角鐵尺寸為30mm×3mm，焊接成整體結構后，其技術要求為：一是內方孔尺寸170 mm×170 mm，保證Φ170 mm導流罩能順利通過，角鐵厚度與導流罩肩平齊；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，旋杯轉子正好伸入洞體。

按照以上設計，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。

根據設計原則，本次涵洞設計，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K0的標定

3.1 標定方法

流量系數K0的標定方法是在量水涵洞下游（約5～10m）設立一個測流斷面，通常以常規流速儀用流速—面積法測得的T時段總量Q作為標準流量值，與LBX-7型渾（污）水流量計在相應的時段T內測得的轉子總轉數R之比，即：

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

3.2 標定過程

標定時段2008年6月23日15時15分至2008年6月23日16時15分，整1h。

標定時段內流量計總轉數：⑴時段初始讀數：16787轉；⑵時段末讀數：17511轉；⑶時段總轉數：R=17511-16787=424轉；

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

流量系數K0的計算：

K0=時段內流速儀實測水量W÷時段內流量計總轉數R

=270.9÷424=0.6389

4.示范應用

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

W=K0R=0.6389×47944=30631.4m3

測水十分方便。