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江边水站明渠流量测量
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式中,c——静水中的超声波流速 
u——流层流速

同理,当P2发射超声波P1接收时,超声波的传播时间(逆向传播时间)

正向和逆向传播的时间差为

因静水中的超声波速度与温度有关,根据(2)、(3)两式将c用t1和t2替代得

由(5)式可见,只要能测出超声波正向和逆向的传播时间t1和t2,就能计算换能器所在的流层的流速u,进而与已测得的其它流层的流速一起,计算流量。

2.3 测量方法
根据上述测量基本理论,结合现场实际,决定对每条渠道采用四组超声换能器进行流速的测量,一台超声水位计测量水位。流速换能器、水位井及水位计换能器在水渠中的安装位置见图2。在测量出水位和各流层的流速后,可由下式计算出断面平均流速。

式中,ui——某流层流速
Ki——加权系数

由平均速度计算流量

式中,b——渠道断面宽
h——断面水深
图中1、2、3、4、5、6、7、8示意水渠中换能器安装位置。数字9为水位井及水位计超声换能器安装位置。1~5;2~6;3~7;4~8号换能器分别组成4个互为发射接收的层流速测量组,分别测量不同层面的流速。图中H示意水位方向,S示意水流方向。
2.4 本测量方式的特点
(1)可较大范围地测量流量,当渠道通过流量较小,水位较低时,可以测量,当渠道通流量较大,水位较高时,也可以测量。
(2)可适应流态畸变,当流量发生变化,或者受到扰动时,断面流速分布曲线将发生变形,即流态畸变,4组换能器可接收较多的信息。
(3)测量量程宽,精度高,一条渠道采用4组换能器,可保证渠道中不同水位,不同流速时测量精度不变。

3.现场安装与调试

江边水站有两条水渠,在两条渠道上有调度控制闸、堤前闸、堤后闸。该渠建于地下,穿过大堤流入内河,在长江水位低于内河水位时,江边水站9台机组中的2~4台将江水抽入两条水渠中,排入内河,在长江水位高于内河水位时,江水经调度控制闸控制,通过这两天条渠直接将江水排入内河,渠中水量可以通过机组或调度控制闸控制,两条水渠全长187.9m,渠道断面2m×4m×3.5m,堤前闸至堤后闸间的直线渠道85m。根据两条水渠的具体情况,超声波流量计换能器安装在堤前闸和堤后闸之间靠近堤后闸直渠道内。流量计操作室建在大堤内堤后闸井旁。这样的选择满足了设备安装的技术要求,同时也保证了设备的安全运行与维护。明渠流量现场安装示意见图3。
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