明(míng)渠堰槽流量計産品介紹

目前，市場(chǎng)上有各種流量計可(kě)供使用(yòng)者選用(yòng)。爲了(le)供、用(yòng)水(shuǐ)單位準确計算(suàn)供、用(yòng)水(shuǐ)流量和(hé)總量以及水(shuǐ)費，選擇雙方認可(kě)的(de)計量儀器很重要，也(yě)是防止或解決供、用(yòng)水(shuǐ)糾紛的(de)基礎。但是，每種流量計都有使用(yòng)時(shí)間和(hé)條件限制。當流量計出現問題時(shí)，委托法定單位對(duì)儀器進行鑒定，得(de)出明(míng)确結論，尤爲必要。本文以某水(shuǐ)庫明(míng)渠爲例，闡述了(le)如何用(yòng)流速儀法比測明(míng)渠流量計，并得(de)出了(le)比測結論。

    1 明(míng)渠概況

    該明(míng)渠是韶關市某水(shuǐ)庫供水(shuǐ)給韶關某集團公司的(de)供水(shuǐ)渠，明(míng)渠爲寬、深1.O0m的(de)正方形、混凝土三面光(guāng)斷面。明(míng)渠堰槽流量計的(de)上、下(xià)遊無雜(zá)草(cǎo)和(hé)其它阻水(shuǐ)物(wù)，渠道順直，水(shuǐ)流穩定并可(kě)認爲是均勻流态。

    2 流速儀測驗情況

    按照(zhào)技術标準和(hé)規範進行測驗，曆時(shí)6a（見表1）。爲使測驗達到較高(gāo)精度，在明(míng)渠堰槽處上遊10m、25m、300m、500m設置了(le)4個(gè)斷面，采用(yòng)L25-A3型流速儀、面積~流速精測法測流。斷面附近渠道順直，順直距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大(dà)于渠寬的(de)2~3倍，水(shuǐ)流平穩，符合水(shuǐ)文測驗規範規定的(de)流态和(hé)條件。一般有5~6條垂線，每條垂線2~3個(gè)測點，每測點測速曆時(shí)均超過100s。

    表1 各年流量測驗情況                                        單位：次

    根據水(shuǐ)文測驗規範的(de)要求和(hé)流量原始記錄的(de)分(fēn)析，認爲118次流量成果正确、合理(lǐ)，可(kě)用(yòng)來(lái)分(fēn)析計算(suàn)。作爲比測流量計的(de)依據。

    3 明(míng)渠堰槽流量計與實測的(de)流量比較

    流速儀施測流量時(shí)，記錄了(le)相應時(shí)段明(míng)渠堰槽流量計（以下(xià)稱儀表）的(de)平均流量對(duì)每測次計算(suàn)儀表流量相對(duì)誤差，統計分(fēn)析見表2。

    表2 實測流量與儀表流量誤差統計

    表2表明(míng)118次流量中有73.7%儀表流量比實測流量偏小，儀表流量系統偏小，最大(dà)偏小-11.1%。但儀表流量有86.4%誤差小于±10%，有較高(gāo)精度。進一步分(fēn)析發現，流量越小，儀表測量值偏差越大(dà)。将計算(suàn)流速儀實測流量和(hé)儀表流量進行相關分(fēn)析，相關系數爲R2=0.9798，回歸方程爲：

    Q計=1.119×Q顯-0.166      （1）

    式中Q計爲計算(suàn)流量，m3/s；Q顯爲儀表流量，m3/s。

    方程（1）使用(yòng)範圍是水(shuǐ)位0.28~0.95m，儀表流量0.17~2.41m3/s。對(duì)方程（1）作誤差統計分(fēn)析見表3。

    表3 計算(suàn)流量與儀表測量流量相關分(fēn)析誤差與統計

    由表可(kě)見，通(tōng)過簡單相關轉化(huà)後，儀表流量精度大(dà)幅度提高(gāo)，系統誤差由-3.0%提高(gāo)到-0.6%，誤差小于1O%的(de)累積頻(pín)率由86.2%提高(gāo)到89.8%，誤差和(hé)流量大(dà)小無關，即無論流量大(dà)小，誤差呈随機分(fēn)布。

    4 水(shuǐ)位流量關系分(fēn)析

    爲率定渠道水(shuǐ)位流量關系，點繪堰槽上遊1Om處（此處水(shuǐ)位與儀表記錄水(shuǐ)位相同）水(shuǐ)位流量關系圖，發現水(shuǐ)位流量關系良好。水(shuǐ)位流量關系回歸方程如下(xià)：

    Q計=2.8497×Z1.8922       （2）

    方程（2）适用(yòng)範圍是水(shuǐ)位0.28~0.95 m、流量0.17~2.55m3/s。誤差分(fēn)析見表4。

    表4 堰槽上遊1Om處水(shuǐ)位流量關系（流量>O.20m3/s）誤差統計

    水(shuǐ)位流量關系曲線精度很高(gāo)，99.1%流量誤差小于等于±1O%，最大(dà)正誤差隻有+9.2%，最大(dà)負誤差爲-8.3%，系統誤差爲0.1%。水(shuǐ)位流量實測點标準差爲4.21%，曲線無系統偏離，符合規範要求。所以水(shuǐ)位0.28~0.95m，流量0.17~2.55m3/s可(kě)用(yòng)方程（2）推算(suàn)流量。

    5 儀表内置水(shuǐ)位流量關系分(fēn)析

    因爲沒有儀表内置水(shuǐ)位流量關系，根據記錄的(de)儀表流量和(hé)堰槽處水(shuǐ)位建立水(shuǐ)位流量關系。水(shuǐ)位流量關系非常好，各點均勻分(fēn)布于曲線附近，誤差很小，無系統偏離，水(shuǐ)位流量關系方程如下(xià)：

    Q=2.6514×Z1.6540                    （3）

    方程（3）适用(yòng)範圍爲水(shuǐ)位0.28~0.95 m，流量0.17~2.55m3/s。

    6 實測水(shuǐ)位流量關系與儀表内置水(shuǐ)位流量關系比較

    爲了(le)從理(lǐ)論上分(fēn)析儀表流量相對(duì)于實測流量的(de)偏離情況，可(kě)設如下(xià)不等式組：

    2.6514×Z1.6540>2.8497×Z1.8922    （4）

    且0.28≤Z≤0.95

    解不等式組（4）得(de)

    0.28≤Z<0.74               （5）

    儀表誤差爲

    Er=1-0.90× Z-0.2382        （6）

    當水(shuǐ)位在[0.28，0.74]、流量在[0.17，1.61]時(shí)，儀表流量大(dà)于實測流量，誤差随著(zhe)水(shuǐ)位減小按指數規律（6）逐漸偏大(dà)，誤差區(qū)間爲[O%，25.9%]；當水(shuǐ)位在[0.74，0.95]、即流量在[1.61，2.55]時(shí)，儀表流量小于實測流量，儀表流量誤差随著(zhe)水(shuǐ)位增大(dà)按指數規律（6）逐漸偏小，誤差區(qū)間爲[-5.9%，0%]。

    7 明(míng)渠堰槽流量計檢定分(fēn)析

    該儀器原理(lǐ)是在堰槽上置一部超聲波測量水(shuǐ)面（深）的(de)設備，配合已編好程序（水(shuǐ)位或水(shuǐ)深~流量關系方程）的(de)計算(suàn)機，使瞬時(shí)測出的(de)水(shuǐ)位（深）利用(yòng)計算(suàn)機立即顯示爲流量。通(tōng)過水(shuǐ)力學設計及實驗數據定出堰槽過水(shuǐ)斷面水(shuǐ)位（深）與流量的(de)關系，利用(yòng)測出水(shuǐ)位（深）換算(suàn)爲流量。其優點是每日24h任何時(shí)候都可(kě)以用(yòng)超聲波測量水(shuǐ)位（深）并利用(yòng)内置程序顯示流量并儲存，前提條件是一定要用(yòng)該流量計指定規格的(de)測流堰槽及其對(duì)應公式；缺點是整套超聲波、計算(suàn)機系統均在野外進行，使用(yòng)條件和(hé)儀器設定可(kě)能不一緻，而且電源質量也(yě)不一定能配合。此外，測流堰槽的(de)建造是否符合設定公式，必須與實測流量比較後才能投入正常運行。

    實測水(shuǐ)位流量關系是用(yòng)國标規定的(de)方法，測出流速和(hé)過水(shuǐ)面積，計算(suàn)流量，并測定相應水(shuǐ)位（深），建立水(shuǐ)位（深）流量關系，利用(yòng)水(shuǐ)位換算(suàn)流量。其優點是直觀，渠道斷面變化(huà)可(kě)以迅速重新測定，不随外界條件的(de)變化(huà)而影(yǐng)響流量誤差的(de)變化(huà)，不會發生計量的(de)根本錯誤，是驗證和(hé)率定各種計量設施的(de)基本依據。

    8 結論和(hé)建議(yì)

    該明(míng)渠堰槽流量計的(de)内置公式爲Q=2.6514×Z1.6540。當明(míng)渠水(shuǐ)深小于0.74m時(shí)，流量計流量大(dà)于實際流量，水(shuǐ)深越小，偏大(dà)越多(duō)；當明(míng)渠水(shuǐ)深大(dà)于0.74m時(shí)，流量計流量小于實際流量，水(shuǐ)深越大(dà)，偏小越多(duō)。因此，該明(míng)渠堰槽流量計記錄的(de)流量不能反映實際流量，計算(suàn)流量時(shí)，需要進行修正，流量修正公式爲方程（1）。但是，供水(shuǐ)總量則還(hái)要根據實際供水(shuǐ)時(shí)間才能正确計算(suàn)。一般來(lái)說，流量計記錄的(de)供水(shuǐ)時(shí)間是可(kě)以接受的(de)，所以，計算(suàn)供水(shuǐ)總量就相當容易了(le)。綜上所述，流量計使用(yòng)和(hé)檢定應該嚴格按有關規範或标準建立、運行，方能使流量計量客觀、準确，防止或解決供用(yòng)水(shuǐ)糾紛。

    另外，供、用(yòng)水(shuǐ)單位爲計算(suàn)供用(yòng)水(shuǐ)總量及水(shuǐ)費，務必選擇适當的(de)計量儀器，并注意使用(yòng)條件。使用(yòng)過程中，委托具有相應資質的(de)單位對(duì)儀器進行檢定尤爲必要。就明(míng)渠堰槽流量計來(lái)說，檢定項目包括：

    （1）二次儀表誤差檢定；
    （2）堰槽過流狀态，要求行近渠槽水(shuǐ)流條件Fr≤0.5，并判斷自由出流或淹沒出流；
    （3）堰槽結構尺寸（寬度、長(cháng)度）的(de)不确定度；
    （4）行近渠槽長(cháng)度、行近渠槽中心線與堰槽建築物(wù)中心線重合程度；
    （5）水(shuǐ)位零點的(de)不确定度；
    （6）水(shuǐ)位流量轉換不确定度。

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