在保證行洪安全情況下,盡量減少截流井溢流量,是水環境項目的核心要求之一。隨著水環境項目管理水平的提升,對截流井的溢流量測量的穩定性、可靠性和精度提出更高的要求。管控截流井的溢流量,越來越成為各地主管部門的管理重點。
通常,截流井與河道和排口的距離很近、流場的擾動明顯;在這種水力條件下,截流井溢流量并不適合采用超聲波多普勒流量計、超聲波流量計或超聲波時差法流量計進行測量。
本文將介紹適合截流井翻轉堰/堰板式可調堰的溢流量測量的方法和設備選擇。
1 截流井中翻轉堰/堰板式可調堰的作用
截流井中翻轉堰/堰板式可調堰是在截流井的攔蓄范圍內,控制截留井最高水位,并根據需要設定不同條件下調節翻轉堰的升降,從而調節截留井的水位。
通過上下游設置的兩個液位計,可以兼具行洪與防止倒灌功能:
? 當截留井水位快速上升,超過設定值后,翻轉堰自動降低,截留井的合流水外泄,截留井水位降低;
? 當溢流口的水位超過截留井的水位時,翻轉堰快速上升,避免河水倒灌。
因此,可以激活管網或河道的攔蓄空間,在不影響行洪斷面的前提下,減少溢流頻次和溢流量。而截流井的溢流量,可以直接導致水環境的惡化。
截流井溢流量的實時和穩定測量,是水環境項目長期運行的關鍵因素之一。
2 翻轉堰/堰板式可調堰溢流量的測量原理
截流井溢流量的測量,通常可以采用液位測量的方式,并基于Manning-Principle曼寧原理進行水力學計算,獲得溢流量。
? 如上所述,通常在翻轉堰/堰板式可調堰的上下游設置液位計,實時測量液位,用于控制堰門的開啟和關閉。根據此兩個液位計的測量液位值,結合適合的水力學公式,可以結算溢流量。之前介紹的文丘里,也是類似的測量思路。
? 也可以選擇傾角測定儀,根據堰門的旋轉角度,計算溢流量;
根據現場的應用條件,可以選擇不同的安裝位置和水力學計算公式。
2.1 有回水的情況
當有回水情況下,可以用上下游的液位計測量上下游的液位差。
? 接收水的回水會影響液位測量精度;
? 使用水力計算的方式,通過前后液位測量優化流量測量結果。
2.2 有切向進水的情況
可以采用兩臺超聲波液位計進行同步測量,測量不同位置的液位差。
這種方式應用在:? 切向進水門檻;? 活動堰;? 使用水力計算的方式,通過前后液位測量優化流量測量結果。
2.3 傾角測定儀
傾角測定儀采用電容測量法測量堰門的傾角(角度測量),并根據自流條件下的Manning-Principle曼寧原理的Q/h關系,獲得流量。
3 堰溢流量的組合測量
根據上面的分析,我們建議將超聲波液位計和傾角測定儀進行組合測量,用于翻轉堰/堰板式可調堰的溢流量測量。這個系統主要由下面的設備組成:
? 超聲波或雷達液位計;? NDW Ex傾角測定儀;? 集成變送器。
超聲波液位計和傾角測定儀的組合測量,可以基本解決截流井溢流測量過程中遇到的各種困難。
4 設備選擇
翻轉堰/堰板式可調堰溢流量的測量系統,由超聲波液位計和傾角測定儀組成。此設備組合,可以解決翻轉堰/堰板式可調堰出水自流、回水等不同情況下的流量測量問題。
超聲波液位計
?超聲波液位計自帶集成變送器,并提供4-20毫安信號。可用于測量液體和散裝固體的距離、液位(或高度)、空間或體積等,需要高精度液位測量的場所。
產品的特點介紹
由超聲波液位計和傾角測定儀組成的翻轉堰/堰板式可調堰溢流量的測量系統,具有如下特點:
? 免磨損;? 防腐蝕;? 沒有活動部件;? 穩健的設計;? 安裝簡單;? 中等測量精度;? 基本免維護;? 可靠的測量方法;? 操作安全性高。