浑水流量计在灌区末级渠系用水计量中的应用与示范

□李继纲（河南省人民胜利渠管理局）

1.仪器结构及工作原理

1.1 仪器结构

本仪器包括：流速传感器和流量累计计数器两部分。

1.1.1 流速传感器包括流速传感头、信号转换器、联结套支部件、导流罩支部件和联结杆等。

1.1.2 计数器采用大规模集成电路液晶显示模块，通过手感式薄膜开关键盘，按内部固定的程序，操作十分方便。另外，为防止灌渠突然断水，水位下降后，旋杯转子被风吹产生空转多计数，仪器设有专门的信号控制器，可根据水位的变化控制信号。

1.2 工作原理

灌溉渠道中的水流从前部挡水墙进入测流涵洞，水流作用到旋杯转子，使转子旋转，流速越大，其转速越快，转速n与单位时间过水流量Q呈线性关系，即：

式中：k0为反映仪器结构、测流涵洞水工建筑物、渠道和水流特性等综合因素的流量系数，因此，需在现场实际情况下，用流速仪法标定。流量系数k0确定后，只要测得流量计的转速n，便可计算求得单位时间过水流量Q和累计用水量。

公式（1）中的旋杯转子转速n，可用其在一定测速历时T内的总转数R表示，即：

将公式（2）代入公式（1），得：

灌溉用水历时长，在T时段内测得的总用水量W为：

将公式（3）代入公式（4）得：

因此，测量流量Q实际上就是旋杯转子总转数R，除以测量历时T，计算得n后，再乘以流量系数k0。而累计用水量W，则是在计数器上设置流量系数k0值，k0也称单元水量，即旋杯转子每一转，相当于水流通过量水涵洞的水量，其累加转数也就是一轮灌溉用水量的累计。

2.配套建筑物设计与建设

配套建筑物，即量水涵洞，由涵洞体、前后挡水墙、前后八字墙及仪器保护室等组成。

量水涵洞是一宽浅式呈矩形截面的洞体，使渠道水流由明渠自由流变为有压管流，以便按一定的断面积计算过水流量。涵洞截面：高宽比一般为1：2～1：4，涵洞长度L一般为1.6～2.0m。在涵洞体顶部有一矩形孔，建有钢筋混凝土仪器保护室，顶部有牢固的活动盖板，设有暗锁，底部有一角铁支架，角铁尺寸为30mm×3mm，焊接成整体结构后，其技术要求为：一是内方孔尺寸170 mm×170 mm，保证Φ170 mm导流罩能顺利通过，角铁厚度与导流罩肩平齐；二是有一个平整的平面，使仪器方板放平其上。仪器传感头的方板即安装在上面，旋杯转子正好伸入洞体。

按照以上设计，本着交通便利、示范方便的原则，涵洞建在西一二分干大宋佛支渠一斗上。

根据设计原则，本次涵洞设计，在测量地面高程的情况下，高宽比取值为 55cm：160cm（1：2.91），长度取值为 1.8m。

3.流量系数K0的标定

3.1 标定方法

流量系数K0的标定方法是在量水涵洞下游（约5～10m）设立一个测流断面，通常以常规流速仪用流速—面积法测得的T时段总量Q作为标准流量值，与LBX-7型浑（污）水流量计在相应的时段T内测得的转子总转数R之比，即：

测验断面渠段位置的选择、测线的布设、垂线测点数目及流量的计算方法按《水文测验规范》进行。

3.2 标定过程

标定时段2008年6月23日15时15分至2008年6月23日16时15分，整1h。

标定时段内流量计总转数：⑴时段初始读数：16787转；⑵时段末读数：17511转；⑶时段总转数：R=17511-16787=424转；

标定时段内流速仪实测水量：时段初所测流量Q1=0.0801m3/s；时段末所测流量Q2=0.0704m3/s；⑶时段内平均流量Q=0.07525m3/s；⑷时段内水量 W=0.07525×3600=270.9m3；

流量系数K0的计算：

K0=时段内流速仪实测水量W÷时段内流量计总转数R

=270.9÷424=0.6389

4.示范应用

2008年6月23日19时至2008年6月28日3时，共计（24×6）+8=104 h，流量计总转数R=47944转，那么，根据上面标定的流量系数，流量计实测总水量即为：

W=K0R=0.6389×47944=30631.4m3

测水十分方便。