明渠流量计的测量原理

7 r S* y/ L% P, O" C; A/ }

5 O6 `- v" f9 X

水体流量的监测是水文工作中研究的重点。明渠作为地区最常见的水工建筑物之一，是水体传送最重要的一步，因此明渠流量的监测具有重要意义。明渠流量计是利用明渠的水利特性，通过测量液体的液面高度，再经过微处理器运算得到流量值的一种用于明渠流量测量的仪表，广泛运用于城市供水、污水处理、企业污水排放以及农业灌溉等领域。明渠流量计由液位计、流速仪以及配套的二次仪表组成。现阶段的明渠流量测量原理主要有以下几种：

（１）流速—面积法。

' E* E$ [' h! o- r4 U. d

该方法的原理是通过测量出规则形状的渠道横截面的面积和流过该计量横截面的轴向流体平均流速，从而计算出体积流量。这种方法使用范围广泛，精度也较高。但相较于其他方法而言，投入成本较高。

（２）堰槽法。

) r8 m6 h1 ]4 e) Q# f$ o/ V

其原理是在明渠中安装标准规定尺寸的标准堰槽，并按规定位置测量水位，则可通过相应的流量公式或经验关系式，将测出的水位值换算成流量值。这种类型的明渠堰槽流量计由量水堰槽和水位流量转换仪表两部分组成。其中，堰槽装置包括上下游的渠道部分、堰槽本体部分以及水位观测仪表。水位流量转换仪表不仅要求有流量转换功能也需要实时显示瞬时流量或者累计流量等数值。这种方法不需要设置流速仪，仅需要购买标准量水堰槽并按照标准安装即可，测量结果准确，成本相较于流速－面积法更低，因此该方法被各企业大量采用。

4 ~' d( x$ p( a A4 _

（３）水位—流量关系法。

( Z6 I( R4 l8 @

该方法的原理是渠道某断面的流量与同时刻水位之间有一定的对应关系，这种关系一般由水位流量关系曲线表示。但是该对应关系较为复杂，与渠道表面粗糙度、液体粘度等各种因素相关，因此需要结合实际情况经过一定的试验后才能得出。

& y7 h! {- e- P/ s+ _( Q. ~* K! L6 o

按照以上原理，明渠流量计系统分为两类：一类依照流速－面积法，系统中有一台二次仪表、一台流速计、一台液位计，为了保证流速测量的准确性有的系统也会根据实际情况配备多台流速仪组成一个多点流速测量的流量计量系统。另一类原理为堰槽法，该类明渠流量计不需要流速仪，只需要一台液位计和对应的二次仪表提供数据换算和显示即可。因此本研究针对堰槽式明渠流量计进行研究，其流量测量示意图如图１所示。

& e( o7 H$ ~& d+ [% W. h( K