明渠流量计堰槽选型指南

明渠流量计堰槽选型指南选用量水堰槽主要考虑的问题是：测流精度、流量大小，是否易于淤积，损失水头大小，制造成本，安装工作量及是否便于维护。超声波明渠流量计只有一个水位测量探头，既只能有一个水位观测点，这就要求所选择的堰槽只能工用在自由流条件。1、 在测流精度方面，上述堰槽排列顺序如下：直角三角堰：12%矩形堰： 14%巴歇尔槽： 3%无喉道槽： 4%PB槽： 4%2、 与超声明渠流量计配用，适用流量范围：直角三角堰： 0.140升/秒矩形堰： 2升/秒以上，小于10立方米/秒巴歇尔槽： 1升/秒以上，小于10立方米/秒无喉道槽： 1升/秒以上，小于3立方米/秒PB槽： 1升/秒以上，小于1立方米/秒3、 直角三角堰、矩形堰结构简单，制造成本低，安装容易，但是水中泥沙含量大时， 堰 板上游淤积，水头损失也较大。巴歇尔槽、无喉道槽、PB槽结构复杂，成本高， 安装工作量大，但不易淤积，水头损失也小。4、 自由流条件：堰槽量水的原理，是利用堰槽的纵向或侧向缩水作用，使流过堰槽水 的 流量与堰槽某处水位形成对应关系，以便通过测量水位求流量。这就需要量水堰槽安装在渠道以上后，堰槽下游水流的变化，不影响堰槽上游水位。更准确地讲，流经堰槽的水流必须超过改为临界状态，既下游水流的动能不能向上游传递。这种情况，就是满足了堰槽的自由流条件。否则就是淹没流。直角三角堰、矩形堰的自由流条件比较容易判定，只要堰板下游水位低于堰板过水位位的最低点，就是自由流了。参见图六和图七。巴歇尔槽、无喉道槽、PB槽不要求下游水位低于量水槽过水部位的最低点，可以有一定的淹没度。所谓淹没度，是指量水槽下游水位观测点与上游水位观测点的比值。便例如，下游水位为0.3米，上游水位为0.6米，则淹没度为0.5或为50%。上述三种量水槽的技术要求里，都给出了临界淹没度，只要量水槽过水时，实测的淹没度小于临界淹没度，就是自由流，否则是淹没流。这里只是提出，要把满足自由流条件作为选择量水堰槽时的一个考虑当一个量水堰槽已安装在渠道上，并已通水，判断是否自由流是很容易的。但一量发现是淹没流，那么量水堰槽的安装就是失败的了。就可能要返工。因此，必须在施工安装之前，就正确地判断出，量水堰槽安装以后，是否会出现淹没流。如果经过推算，不能满足自由流条件，还可以换另一种堰槽或改变安装方法。在安装量水堰槽之前，判断自由流，是量水堰槽选择、安装工作中非常重要的一个环节。必须十分重视。如何在装之前判断自由流，这个问题将在第八章“安装量水堰槽”中详述。总括上述因素，本说明书推荐按下列条件选择量水堰槽：当水中泥沙含量不大，上游渠道有一定的壅水条件时，水量在40升/秒以下，选直角三角堰，大于40升/秒，选矩形堰。当水中泥沙较大或上游不允许壅水过多时，选巴歇尔槽。如安装场地地求量水槽尺寸小些时，选无喉道槽。相同流量条件下，无喉道槽的尺寸地长和宽方面都比巴歇尔槽小。尽可能不用PB槽。有两个技术方面的问题可能会限制在许多场合的应用。A、本说明书缺少可靠的PB槽的水位流量关系，用户要自己进行标定。这需要花很大的工作量和费用；b、当渠道或涵管下游由于淤积等原因造成水流流运不畅时，就无法满足自由条件。如果是巴歇尔槽或无喉道槽，我们可以把淤积视为渠底，把量水槽适当抬高，在新的零水位线上安装，这样就可以满足自由流条件。但是PB槽就不能返高，这是因为PB槽是园管结构，抬高后就无法与涵管对接了。当然，如果安装现场没有这些问题限制，利用PB槽能直接与涵管对接的优点，安装施工是可以很简单的。在考虑流量范围时，有时渠道内的最大流量并不一定是需要测量的。职环保部门排污计量只需测量正常排水，当下大暴雨时水量可能比平时大很多倍，这时量水堰槽出现淹没流，使实测流量偏小并不重要。有时还故意将量水堰槽高度做得矮些，虽然减小了量水堰槽的量水范围，却增加了渠道的泄洪能力，当出现洪水时，洪水可以从堰槽上漫过。以下几章介绍直角三角堰、矩形堰、巴歇尔槽、无喉道槽、PB槽的技术性能和构造要求，可以作为选用时参考。三、直角三角堰三角堰过水断面为三角形缺口，角顶向下，角度可在20C 100C之间。当角度为90C时，叫作直角三角堰。直角三角堰安装在渠道上情况如图一所示。其构造如图八材料：玻璃钢板或灰塑料板要求：板面光华、平整、无扭曲；三角口缘顶要平直，光滑。 j: 两侧嵌入渠道侧壁的深度 k:下部嵌入渠底的深度需要注意的是，直角三角堰的堰口应制成锐缘，倾斜面指向下游；缘口要平直；堰板要平整，堰板靠上游一面要平滑，堰板安装在渠道上要竖直外，还要安在渠道中心线上。堰板材料可以用灰塑料板，玻璃钢板或不锈钢板，要耐腐蚀，不易变形。厚度要保证在水流冲击下，不变形，一般应在1020毫米之间。图八所示直角三角堰的水位测量点在渠道上游距堰板0.61米范围内，超声探头用横梁架在渠道上方。直角三角堰的水位零点在与三角缺口角顶平齐的水平面上。实际上由于水与堰板之间有亲合力作用，水位零点还要跟据堰板的材质进行些小的修正。当堰板为不锈钢时，需加1毫米。也就是说当缺口角顶不齐的水平面算起，用量尺实测水位为100毫米，就要用（100+1）101毫米作为真正过堰水位，用101毫米查水位流量表，求出相应的流量。在校正超声波明渠流量计水位时，也要使仪表的水位示值显示为101毫米。当堰板材质为灰塑料或玻璃钢时，真实水位要用实测水位减去2毫米。直角三角堰板上游平直渠道应有大于渠宽10倍的距离。直角三角堰板的自由流条件是，堰板下游水位低于堰板三缺口的角顶。直角三角堰的水位-流量关系如表一。当渠道宽度或堰板直角角顶到渠底距离不同时，水位-流量关系会有约百分之几的偏差，需参照检定规程另行计算。表一、直角三角堰水位-流量对应表 水位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.09流量0.00000.01360.07720.21270.43670.76291.20351.76932.47053.3164液位0.100.110.120.130.140.150.160.170.180.19流量4.32325.48646.84318.359110.09512.01614.14416.54319.15022.070液位0.200.210.220.230.240.250.260.270.280.29流量25.13228.43932.26936.24140.51045.01050.05455.45361.22167.904四、矩形堰矩形堰的过水断面是矩形。安装在渠道上的情况如图二。矩形缺口的宽度不能小于0.15米；宽度上限还没有确切数据，曾经有人把它做到15米，仍可以很好地运行。矩形堰缺口的过水高度有一定限制：下限不要小于30毫米，小了会使量水误差增大，如果水量较小，可换缺口窄些的矩形或三角堰。上限不要大于矩形缺口下缘到上游侧渠底距离的3.5倍。图九是矩形堰板的构造图。材料：玻璃钢板或灰塑料板要求：板面光滑、平整、无扭曲； 三角口缘顶要平直，光滑j：两侧嵌入渠道侧壁的深度k:下部嵌入渠底的深度B2505007501000H250300500500P100150200200T125150125250图九、矩形堰板的构造这里只给出缺口宽为0.250米、0.5米、0.75米、1米几种，可以满足绝大多数情况下的应用需要。需要注意的是，矩形堰的堰口应制成锐缘,倾斜面指向下游；缘口要平直；矩形缺口两个竖缘与下缘夹角要成90C；堰板要平整，堰板靠上游一面要平滑。堰板材料可以用灰塑料板，玻璃钢板或不锈钢板，要耐腐蚀，不易变形。厚度要保证在水流冲击下，不变形，一般应在1020毫米之间。矩形堰的水位测量点在渠道上游距堰板34倍最大过堰水深处，一般在0.6米1米范围内，超声探头用横梁架在渠道上方。矩形堰的水位零点在与矩形堰下堰缘平齐的水平面上。实际上，水位零点还要进行些小的修正。当堰板为不锈钢时，需加4毫米。也就是说，当从缺口角顶平齐的水平面算起，用量尺实测水位为100毫米，就要用（100+4）104毫米作为真正过堰水位；用104毫米查水位流量表，求出相应的流量。在校正超声波明渠流量计水位时，也要使仪表有水位示值显示为104毫米。当堰板材质为灰塑料或玻璃钢时，真实水位直接用实测水位，不需修正。矩形堰板的自由流条件是，堰板下游水位低于堰板缺口的下缘。表二至表五示出图九所示的矩形堰的水位流量关系。当渠道宽度或缺口下缘到渠底距离不同时，水位流量关系会有约百分之几的偏差，需参照检定规程另行计算。表二0.25米堰口宽矩形堰的水位流量关系 液位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.09流量0.0000.43760.23972.23183.51814.92506.48468.185610.01811.973液位0.100.110.120.130.140.150.160.170.180.19流量14.04716.23218.52620.92423.42326.02028.71231.49734.37337.338液位0.200.210.220.23.0.240.250.260.270.280.29流量40.39043.52846.75050.05553.44156.90860.45464.07967.78171.559表三0.5米堰口宽矩形堰的水位流量关系 液位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.09流量0.00000.87692.48524.57487.05759.883013.01816.43720.12224.058液位0.100.110.120.130.140.150.160.170.180.19流量28.23332.63737.26142.09747.14052.38257.82063.44969.26475.262液位0.200.210.220.230.240.250.260.270.280.29流量81.44087.79494.322101.02107.89114.92122.12129.48137.00144.69液位0.300.310.320.330.340.350.360.370.380.39流量152.52160.52168.67176.97185.43194.04202.79211.70220.76229.96表四0.75米堰口宽矩形堰的水位流量关系 液位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.09流量0.00001.32123.74856.907610.66814.95419.71824.92430.54436.557液位0.100.110.120.130.140.150.160.170.180.19流量42.94549.69556.79364.23071.99780.08588.48797.198106.21115.52液位0.200.010.220.230.240.250.260.270.280.29流量125.13135.02145.21155.67166.41177.43188.73200.29212.13224.24液位0.300.310.320.330.340.350.360.370.380.39流量236.61249.24262.14275.30288.72302.40316.34330.53344.98359.68液位0.400.410.420.430.440.450.460.470.480.49流量374.64389.85405.32421.03437.00453.22469.69486.40503.37520.59表五1米堰口宽矩形堰的水位流量关系 液位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.09流量0.00001.75554.97549.158814.12919.78626.06132.90640.28448.164液位0.100.110.120.130.140.150.160.170.180.19流量56.52365.33974.59584.27894.372104.87115.75127.02138.66150.67液位0.200.210.220.230.240.250.260.270.280.29流量163.04175.76188.83202.24215.98230.07244.48259.21274.27289.65液位0.300.310.320.330.340.350.360.370.380.39流量305.34321.34337.66354.28371.21388.44405.97423.80441.93460.35液位0.400.410.420.430.440.450.460.470.480.49流量479.06498.07517.36536.95556.82576.98597.43618.15639.17660.46五、巴歇尔槽巴歇尔槽水如图三。巴歇尔槽为矩形横籽面的短喉道槽，由喉道上游的均匀收缩段，喉道段和下游均匀扩散段组成。其构造如图十所示。图中尺寸数据列于表六中。巴歇尔槽的构造尺寸要求严格，喉道部分尺寸误差不要大于0.2%，其它尺寸不要大于1%。大型巴歇尔槽可用混凝赶土建造，小型的应用玻璃钢整体模制成型做内衬，外侧用混凝土灌注。巴歇尔槽安装时，收缩段下底要水平；巴歇尔槽的侧墙要竖直；槽的中心线要与渠道的中心线重迭；进出口用45角墙与渠道边坡连接。巴歇尔槽的水位测量点在进品收缩段，从与喉道连接处向上游到收缩段的2/3处。下游水位测量点，可以用来确定淹没度。巴歇尔内水面波动较大，为提高测量精度，应在巴歇尔槽的旁侧构造构造静水井，用连通管与槽内连通，在静水井内测量不位。静水井尺寸为0.30.5米方形为益。尺寸太大，井内水位变化滞后；太小，不利于以后清淤。井底要比槽底低0.2米左右，以防止淤积，堵塞连通管。连通管直径为3050毫米即可。超声波探头安装在静水井上方。如水中含泥沙较多，静水井易淤积，超声波探头也可以安装在巴歇尔槽收缩段的上方。既便这样，静水井也是需要的。由于槽内水面波动，校正流量计水位时，用尺在槽内是很难测得准确的水位值的。有了静水进，就方便多了。巴歇尔槽的水位零点在收缩段下底的平面上。对于混凝土槽，水位零点可以不作修正。于玻璃钢槽 ，尺测水位应减去3毫米。例如，用尺量得水位为200毫米，则应减去3毫米，用197毫米去查水位流量表，求流量。在校正超声波流量计时，也使流量计显示的水位示值为197毫米。巴歇尔槽上游平直渠道应有大于渠宽5倍的距离。巴歇尔槽的自由流条件用淹没度来衡量。当淹没度大于临界淹没度时，为淹没流；当淹没度等于或小于临界淹没度时，为自由流。各种巴歇尔槽的临界淹没度在表七中。巴歇尔槽的水位流量关系符合下述公式，可以用计算的方法求出。公式中含有的流量系数C、n可从表七中查到。一般用喉道宽来区分巴歇尔槽的型号。表八表十列出76、152、228、喉道宽巴歇尔槽的水位流量表，以方便使用。QCHn式中：Q：流量（立方米/秒） H：水位（米） C：流量系数（查表七） n：流量系数（查表七）说明：图示为玻璃钢制巴歇尔槽内衬，内尺寸要标准，内表面要光洁、平整。槽上部400mm部分为探头支架。壁厚要大于8mm，要求见正文。图中G、M、T1、T2尺寸根据与渠道配合需要确定。图中J是为增加强度的外翻边，不能小于50mm。其它尺寸按表六要求尺寸注示表：BL1LL2LaB1B2DNKT1T2GMJmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm表六、巴歇尔槽构造尺寸类别序号喉道段收缩段扩散段墙高bLNB1L1LaB2L2kD小型10.0250.0760.0290.1670.3560.2370.0930.2030.0190.2320.0510.1140.0430.2140.4060.2710.1350.2540.0220.2630.0760.1520.0570.2590.4570.3050.1780.3050.0250.4640.1520.3050.1140.4000.6100.4070.3940.6100.0760.6150.2280.600.1140.5750.8640.5760.3810.4570.0760.77标准型60.250.600.230.781.3250.8830.550.920.080.0870.300.600.230.841.3500.9020.600.920.080.9580.450.600.231.021.4250.9480.750.920.080.9590.600.600.231.201.5001.00.900.920.080.95100.750.600.231.381.5751.0531.050.920.080.95110.900.600.231.561.6501.0991.200.920.080.95121.000.600.231.681.7051.1391.300.920.081.0131.200.600.231.921.8001.2031.500.920.081.0141.500.600.232.281.951.3031.800.920.081.0151.800.600.232.642.101.3992.100.920.081.0162.100.600.233.002.251.5042.400.920.081.0172.400.600.233.362.401.6042.700.920.081.0大型183.050.910.3434.764.271.7943.681.830.1521.22193.660.910.3435.614.881.9914.472.440.1521.52204.571.220.4577.627.622.2955.593.050.2291.83216.101.830.6869.147.622.7857.323.660.3052.13227.621.830.68610.677.623.3838.943.960.3052.13239.141.830.68612.317.933.78510.574.270.3052.132412.191.830.68615.488.234.78513.824.880.3052.132515.241.830.68618.538.235.77617.276.100.3052.13表七、巴歇尔槽参数类别序号喉道宽度b(m)流量公式Q=Chan(x10-3m3/3)水位范围h(m)流量范围Qx10-3(m3/s)临界淹没度m(%)最小最大最小最大小型10.02560.4ha1.550.0150.210.095.40.520.051120.7 ha1.550.0150.240.1813.20.530.076177.1 ha1.550.0300.330.7732.10.540.152381.2 ha1.580.030.451.50111.00.650.228535.4 ha1.530.030.602.52510.6标准型60.25561 ha1.5130.030.603.02500.670.30679ha1.5210.030.753.54000.680.451038 ha1.5370.030.754.56300.690.601403 ha1.5480.050.7512.58500.6100.751772 ha1.5570.060.7525.011000.6110.902147 ha1.5650.060.7530.012500.6121.002397 ha1.5690.060.8030.015000.7131.202904 ha1.5770.060.8035.020000.7141.503668 ha1.5860.060.8045.025000.7151.804440 ha1.5930.080.8080.030000.7162.105222 ha1.5990.080.8095.036000.7172.406004 ha1.6050.080.80100.040000.7大型183.057463 ha1.60.091.07160.082800.8193.668859 ha1.60.091.37190.0146800.8204.5710960 ha1.60.091.67230.0250400.8216.1014450 ha1.60.091.83310.0379700.8227.6217940 ha1.60.091.83380.0471600.8239.1421440 ha1.550.091.83460.0563300.82412.1928430 ha1.60.091.83600.0747000.82515.2435410 ha1.60.091.83750.0930400.8表八、76毫米宽巴歇尔槽水位流量表 液位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.040.080.120.160.200.240.280.320.360.40流量0.00001.20623.53196.621410.34214.61619.38924.62130.28336.34942.797表九、152毫米宽巴歇尔槽水位流量表 液位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50流量0.00003.895611.25020.92132.48845.70960.41676.48593.822112.35132.00表十、228毫米宽巴歇尔槽水位流量表 液位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.060.120.180.240.300.360.420.480.540.60流量0.00007.231920.88538.83760.31284.854112.16121.99131.77208.56245.05六、无喉道槽无喉道槽量水如图四。无喉道槽没有喉道段，由进口的收缩段，和出口的扩散段组成。其构造如图十一所示。无喉道槽的构造尺寸很有规律，只要两个尺寸就能表述一个无喉道槽的规格：1、喉道宽b；2、槽长L。收缩段占槽长的1/3，扩散段占槽长的2/3。收缩段是以3：1的斜率收缩；扩散段以1：6的斜率扩散。各种无喉道槽的尺寸及数据列于表十一中。无喉道槽的构造尺寸要求严格，误差不要大于0.2%。由于尺寸要求高，制作时最好用玻璃钢整体模制成型做内衬，外侧用混凝土灌注。也可以用灰塑料板制作。为保证尺寸稳定，板厚不能小于10毫米。无喉道槽安装时，槽底要水平，侧墙要竖直，槽的中心线要与渠道的中心线重迭；进出口用45O角墙与渠道边坡连接。无喉道槽的水位测量点在进口收缩段，距进口向下游1/9槽长的位置。下游水位测量点，可以用来确定淹没度。无喉道槽比巴歇尔槽内水面波动更大，为提高测量精度，应在无喉道槽的旁侧构造静水井，用连通与槽内连通，在静水井内测量水位。静水井内尺寸0.30.5米方形为益。尺寸太大，井内水位变化滞后；太小，不利于以后清淤。井底要比槽底低0.2米左右，以防止淤积，堵塞连通管。连通管直径为3050毫米即可。超声波探头安装在静水井上方。如水中含泥沙较多，静水井易淤积，超声波探头也可以安装在无喉道槽收缩段的上方。即便这样，静水井也是需要的。由于槽内水面波动，校正流量计水位时，用尺在槽内是很难测得准确的水位值的。有了静水井，就方便多了。无喉道槽的水位零点在收缩段下底的平面上。对于混凝土槽，水位零点可以不作修正。对于玻璃钢槽，尺测水位应减去3毫米。例如，用尺寸量得水位为200毫米，则应减去3毫米，用197毫米去查水位流量表，求流量。在校正超声波流量计时，也使流量计显示的水位值为197毫米。无喉道槽上游平直渠道应有大于渠宽5倍的距离。无喉道槽的自由 流条件用淹没度来衡量。当淹没度大于临界淹没度时，为淹没流；当淹没度等于或小于临界淹没度时，为自由流。各种无喉道槽的临界淹没度在表十一中。无喉道槽的水位流量关系符合下述公式，可以用计算的方法求出。公式中含有的流量系数C、n可从表七中查到。一般用喉宽乘槽长来区分无喉道槽的水位流量表，以方便使用。Q=CHn式中：Q：流量（立方米/秒）H：水位（米）C：流量系数（查表十一）n：流量指数（查表十一）图十一、无喉道槽的构造尺寸注示表：bmmL=L0mm2L/9mmL/3mm2L/3mmb+2L/9mmDmmGmmMmmTmm说明：图示为玻璃钢制无喉道槽内衬，槽内尺寸要准确，内表面要光洁、平整。壁厚要大于8 mm，要求见正文。静水井上面开口要利于清淤积物。静水井上另安可拆卸的平板架，用来安探头。图中M，G尺寸根据与渠道配合需要确定。T是为增加强度的外翻边，不能小于50 mm。其它尺寸按表十一要求表十一、无喉道槽的尺寸和参数序号喉宽b（m）槽长L0（m）墙高D（m）流量系数C流量指数n液位范围（m）流量范围（10-3m3/s）临界淹没度m%最小最大最小最大10.10.900.60.4301.8450.030.40.7800.6520.20.900.60.8741.8450.030.41.51600.66730.30.900.61.3251.8450.030.42.02400.66740.40.900.61.7791.8450.030.43.03300.66750.21.800.60.7201.6550.050.75.04000.7160.41.800.91.4461.6550.050.7108100.7170.61.800.92.2211.6550.050.71612300.7180.81.800.92.9831.6550.050.72016500.7190.32.701.01.0221.5610.060.813.67200.8100.62.701.02.0791.5610.060.82614700.8110.92.701.03.1511.5610.060.83922200.8121.22.701.04.3211.5610.060.85330000.8表十二、 0.20.9无喉道槽的水位 流量表 液位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.040.080.120.160.200.240.280.320.360.40流量0.00002.30318.273917.48229.72444.86562.80683.468106.79132.71161.18表十三、 0.30.9无喉道槽的水位 流量表 液位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.040.080.120.160.200.240.280.320.360.40流量0.00003.491512.54326.50445.06368.01795.215126.54161.89201.18.244.35表十四、0.21.8无喉道槽的水位 流量表 液位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.070.140.210.280.350.420.490.560.630.7流量0.00008.830227.80854.40187.575126.70171.32221.11275.79335.15399.00 七、PB槽PB槽是圆管形量槽，比较适合与涵管连接。PB槽的应用情况如图五。PB槽的构造示于图十二，尺寸数据列于表十五。表十五、PB槽的构造尺寸。 尺寸单位：毫米 流量单位：升/秒序号标称尺寸流量范围LABCDZEF1300309703902952852901521782400801080435395250390202242350013011103954852304802421994600250111046036029058029224158005001370550480340780392.532461000830167065059043097049440471200130019807157155151160584432PB槽由圆管形进水段、喉段、圆管形出水段组成，如图十二。最好用玻璃干整体形成。如考虑安装方便，可以将出水段与其它两段分开制造。分开处做上法兰盘，当两部分各自与上下游涵管对接好后，用螺栓见法兰拧紧，使PB槽成为一个整体。PB槽制造时，要同时做上超声波探头支架，如图十二所示。支架做成管形，上部做上法兰，用来固定超声波探头。为防止支架管内挂覆杂物，影响声波传播，支架管内径不能小于150毫米。支架长度与超声波探头的忙区对应，相当于300毫米。安装PB槽的管道，其坡度需要早2%以下。上游侧的直管段长度需要为管径的十倍以上，而在上游侧的水路中最好没有分岔、汇流、跌坎和显著的弯曲。PB槽的零水位平面在喉道的下底平面上。PB槽的自由流条件要求淹没度小于0.6。尺寸标注表D mmLmmAmmBmmCmmZmmEmmFmm说明：图示为玻璃钢制P-B槽内衬，槽内尺寸要准确，内表面要光洁、平整。壁厚按尺寸注示表中Z。静水井内表面不要有突出部分防止产生超声波反射。P-B槽喉道段上部开口，开口的横向尺寸为P-B槽外径的1，2。开口用来观察水流情况和量校水位图十二、P-B槽的构造PB槽的水位流量关系需要在标准明渠流量装置上进行标定。图十三给出部分槽的水位流量关系，仅供参考。表十六、表十七给出管径300和500毫米PB槽的水位流量关系是经过标定的，可以直接使用。流量（升/秒）图十三、PB槽水位流量关系表十六、 300毫米管径PB槽的水位流量关系 液位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.0250.0500.0750.1000.1250.1500.1750.2000.2250.250流量0.00000.11170.95012.53494.82677.801711.44315.73720.67326.24232.436表十七、500毫米管径PB槽的水位流量关系 液位单位：米 流量单位：升/秒液位0.000.040.080.120.160.200.240.280.320.360.40流量0.00000.29492.87077.962715.49525.42137.70752.32769.25988.485109.99八、安装量水堰槽根据现场情况选定量水堰槽后，就要进行安装工作了。量水堰槽的安装是一项很细致的工作，切不可马虎对待。否则，一旦安装失败，是不能测量流量的，返工也是相当麻烦的事。量水堰槽的安装大概可分成六部分工作：1、 准备量水堰槽板或量水槽；2、 选择安装位置及修正渠道；3、 确定量水堰槽的零水位点相对渠底的位置；4、 在渠道上固定量水堰槽；5、 静水井，超声探头支架，探头导线穿线管等的制作和安装；6、 填写安装记录表。1、 准备量水堰槽板或量水槽；量水堰槽可以在购买流量计时从生产厂家购买。多数情况都是自行加工，或自行找加工厂订做。堰板选1020毫米的工程灰塑料板或玻璃钢板，用钳工工艺锯出形状，再用挫细心修整，直至符合要求。量水堰槽要请异形玻璃钢加工厂加工。首先按量水槽尺寸要求制作木模，复盖聚脂模，涂脱模计，再用玻璃丝布、环氧树脂交替包覆，直至达到厚度要求。待环氧树脂固化后，脱模，修整到符合要求。量水槽壁厚不能太小，以保证尺寸的稳定。喉道宽小于152毫米的巴歇尔槽，（总长月1.5米以下）壁厚不能小于8毫米。量水槽尺寸大，壁厚也要厚。比如槽的长度达到3米，厚度应增加到15毫米。有时，为了提高强度和尺寸的精确度，还可以在量水槽线性尺寸较大的部位埋入角钢。加工量水堰槽时，要注意留出与渠道安装时所需的连结部分。例如，三角堰如打算嵌入渠道侧墙，堰板的外尺寸就要留出预计嵌入的宽度（见图十、十一），以便用混凝土做45O连接墙时，不至于将混凝土抹到槽内，影响水流。加工好的量水堰槽，安装前，要再次认真测量各部位尺寸是否符合要求。量水堰槽安装前，要确定一个水位基点。一般可用金属划针在堰板上游侧靠板上边划一条水平刻线。对于量水槽，刻线划在槽内侧如果堰槽加工的比较规范，也可以用堰板的上边线做水位基点，就不必划线了。量出水位基点到堰槽水位零点的垂直距离，作为基点高程。水位基点的位置和水位高程要分别填在（安装记录表）的相应栏内。以后校正流量计水位时要用到。校正水位时，要先用尺量水位，实际上，堰板内通水后，尺插入水中是很难量准水位的。一则，水的流动，使尺边水面波动，看不准；二则，PB槽，量水槽的水位测量点与堰槽的水位零点不在同一位置，也不能量。有了人为预定的水位基点和水位高程，就可以从水位基点起，向下量出到水面的距离，再用水位高程减去前面的距离数，即得出水位值。2、 选择安装位置及修正渠道；安装量水堰槽应选择渠道平直段较长，水流顺畅，渠道允许有些壅水，离二次表较近。日后维护方便的位置。如果渠道有跌口，堰槽安装在跌水口上坎上最好，既不会出现淹没流，又不会造成上游壅水。量水堰槽安装在渠道上，要稳定，牢固，不漏水。如果安装位置，渠道条件不好，在安装量水堰槽前，要进行一些修整。3、 确定量水堰槽的零水位点相对渠底的位置；第二章“选定量水堰槽”中提到，为了量水堰槽在渠道上安装后，能满足自由流条件，必须将量水堰槽的零水位点安装在相对渠底的正确位置上。本节将详细讨论这个问题。确定量水堰槽的零水位点相对于渠底的位置，首先要知道两个数字：1、渠道内需要测量的最大流量Qmax；2、不设置量水堰槽情况下，相对于最大待测流量时渠道内的水位Hmax。1）、新建渠道的最大流量Qmax是设计条件中的已知数，很容易知道。老渠道的最大Qmax要在水渠现场实际估测。一种简单的办法是浮漂法：沿渠道量出一段距离D，例如10米。用木块或草棍等做浮漂从这段距离的上游投入渠道水面，浮漂将投入渠道水面，浮漂将顺流漂向下游。用秒表记下浮漂经过上述距离D的时间T，例如10秒。用D除以T即求出水的表面流速。考虑到水流速场的不均匀，用0.7以表面流速作为渠道内水流的平均流速，上例为0.7米/每秒。有了流速，再测量出渠道内过水部分槽断面的面积，两者相乘即求出了流量Qmax，如果估测时流量不是最大，还要根据最大流量时的水位与当时水位的比值再进行修正。当时水位可以直接测量，最大流量时的水位可以 根据渠道侧壁上的水印测量。修正时要注意，流量的增加与水位的增加不是成线性比例的，一般流量随水位增加的幅度要大于水位增加的幅度。例如，横截面为矩形的渠道内，水位增为二倍，流量约增为三倍。这里估测量大的目的是为了计算安装量水堰槽后水流的淹没度，估测的结果是否正确是最大留并不重要。如果估测时接近待测的最大流量，可以不再去估算、修正。重要的是，要保证估测结果中，当时的水位和当时的流量两者的对应关系要尽可能准确。2）、老渠道的水位Hmax在估测Qmax时就同时测出了。新建渠道的水位Hmax则要从已知的流量Qmax中推算。推算使用下列关系式：Q=AV（米3/秒）式中：A：水流的有效断面截面积（米2）V：水流等效平均流速（米/秒）V=1/nR2/3 i 1/2式中：i：水力坡降比，可用渠道坡降比代替；R：水力半径，R=A/P；P：湿周，渠道槽断面上水与渠道接触部分的长度；n：粗糙系数，水泥侧壁的渠道用n=0.014上述关系式是从水位计算流量的，把它们反推成流量对水位的计算关系式，实际上是很困难的。可以用试探的方法去求。即先随便取一个水位值H，代入上述公式求出相应的流量Q。如果比已知流量Qmax大，则将所取的水位值H取小些，反之，取大些。这样经过不断的试探，最终能找出一个水位，代入公式强以与Qmax对应，即为所求的Hmax。上述计算不要求很精确，能满足估算淹没度就够了。事实上也不可能很精确，这是因为渠道表面粗糙度，水力坡降比就无法很准确。有人在使用超声波明渠流量计时，不安装量水堰槽，而直接用上述公式求出水位流量关系测量流量，测量精度不能很高，也是受上述因素制约。有了Qmax和相对应的Hmax，就可以估算淹没度了，淹没度的估算依据了这样一个事实：明渠安装量水堰槽后下游的水位与没有安装量水堰槽前下游的水位不会有很大变化，就是Hmax；自由流条件下，堰槽上游水位观测点的水位可以用相同的流量Qmax从所选堰槽的水位流量表中查出，不如是ha。堰槽下游水位要用Hmax减去堰槽下坎到渠底的距离，比如是hb除以ha即求出淹没度m。淹没度m=hb/ha上图m临界淹没度，为淹没流；下图槽底抬高后，使淹没度m临界淹没度，为自由流。注意：堰槽不影响下游水位H。上图堰坎低于下游水面，为淹没流；下图将堰板抬高后，使堰坎高于下游水面，为自由流。注意：堰坎不影响下游水位H。图十四、求出淹没度这里求出的淹没度m只估算的值，用来确定量水堰槽位置时要向确保自由流向留出余量。如果选用的是量水堰板，只要堰板的水位零点，即堰板上过部位最低点，高于Hmax+0.1m是为留有余量。如果选用的是量水槽，则要根据淹没度m作进一步判断。应该有以下三种情况：1）m大于临界淹没度这种情况说明槽安装后不能保证自由流，不能准确测流量，所以要改变量水槽安装方法。可以有两个途径，一是将量水槽。上述方法都可以提高上游水位ha，进而减小淹没度。 2）m等于临界淹没度从理论上讲，这种情况是最合适的。但实际上，由于m估算的结果会有误差。为保证自由流条件并留有余量，应如上面一条所述，对槽作些调整。一般讲，如果临界淹没度是0.6，m值选在0.3，或槽下坎比临界时再高出100200毫米比较好。3）m小于临界淹没度如果正好小出应留的余量，南无量水草的零水位点就算选对了。如果小得太多，则意味着上游壅水太多，将造成上游渠道过水能力减小，应采取与上述一条相反的方法，即降低量水槽下坎或选喉道宽些的量水槽。当然，如果上游渠道允许水位抬高，那么就没必要进行重新调整了。4、 在渠道上固定量水堰槽1）、堰槽的中心线要与渠道的中轴线对正。2）、堰槽要摆正，不能倾斜，用水泥固定牢靠，不能因水流冲击而改变形状和位置。3）、堰槽安装后，要使水流全部流经堰槽，旁侧不能漏水。量水堰槽最好在停水情况下安装。如果必须带水安装，建议注意以下几点：1）、预先加工的堰板或玻璃钢量水槽的外尺寸要尽可能与渠道尺寸吻合，以便带水安装时，能稳定牢固。2）、下量水堰槽前，在渠道侧壁预先钉上些角钢之类的框架。这样带水下入堰槽，框架可作暂时支撑，防止堰槽被水冲走，也有利于将堰槽安放平稳。3）、准备一些100200mm见方左右的布袋，装入的混凝土，在量水堰板的渠道内安放平稳后，用这些布袋充填量水堰槽周围，可以固定量水堰槽，防止漏水。5、静水井超声波明渠流量计的探头可以直接安装在渠道上方，所以静水井并不是必须的。但有时为提高测流精度，在构造量水堰槽时，同时构造静水井，还是有意义的。 尤其是无喉道槽，槽内水面波动很大，直接从渠道上测量流液位很难稳定。巴歇尔槽水位也有波动，有静水井会比没有好。PB槽水位虽然没有波动，但由于PB槽圆管形结构，静水井不好安。三角堰、矩形堰上游水面比较平静，一般不必安静水井。静水井的构造如图十五。图十五 静水井静水井底一般要比量水槽底低0.2米左右，可以防止淤积。静水井高度可以与量水槽一致或略高。井内尺寸以0.51米见方为好。太小，不利于清淤；太大，井内水位滞后量水槽内水位太多，影响测流精度。连通管一般选选直径20100毫米塑料管。连通管在渠道一端要与水位测量点对正，连通管距