常用量水堰槽使用技术

如何选择量水堰槽非满管状态流动的水路称作明渠(open channel)，明渠流量计的应用场所有城市供水引水渠、火电厂冷却水引水和排水渠、污水治理流入和排放渠、工矿企业废水排放以及水利工程和农业灌溉用渠道。

选择量水堰槽的种类，要考虑渠道内流量的大小，渠道内水的流态，是否能形成自由流。

最大流量小于40升/秒建议使用直角三角堰；大于40升/秒建议使用巴歇尔槽；上游渠道较短，最大流量又大于40升/秒建议使用矩形堰。

条件允许，最好选择巴歇尔槽。

巴歇尔槽的水位-流量关系是由实验室标定出来的，而且对于上游行进渠槽条件要求较弱。

三角堰和矩形堰的水位-流量关系来源于理论计算，容易由于忽略一些使用条件，带来附加误差。

三角堰材料：PVC、玻璃钢、不锈钢可选。

流量越大，相应增加壁厚。

注意事项：◇三角口处的尺寸准确、缘台平直、光滑。

板面光滑、平整、无扭曲。

；◇三角堰的中心线要与渠道的中心线重合。

◇j为堰板嵌入渠道墙的部分，尺寸请用户根据现场情况而定。

适应范围：◇三角堰可按图1.1加工。

注意：安装该直角三角堰的上游渠道宽是600mm，三角顶角与上游渠底的高度是250mm。

◇如使用图1.1直角三角堰，可在明渠菜单“10堰槽种类”→“1直角三角堰”项选择“开启”，仪表内已有该堰板的水位-流量表，可根据水位值直接给给出流速。

最小流量0.0136升/秒，最大流量45.010升/秒（162吨/小时）图1.1 直角三角堰堰板构造图1.2 三角堰建造效果图图1.3 三角堰在渠道上的安装和三角堰的水位零点三角堰安装在渠道上如图1.3所示。

堰板要竖直，要安在渠道的中轴线上。

加工三角堰时，可以会使顶角变成圆角，在确定水位等于零的位置时要注意，三角堰的水位零点应在三角堰的侧边的延长线的交点上。

仪表的探头要安装在上游距离堰板0.5～1米的位置。

二：矩形堰材质：PVC、玻璃钢、不锈钢可选。

流量越大，相应增加壁厚。

注意事项：◇矩形口处的尺寸要准确、缘台平直、光滑。

板面光滑、平整、无扭曲。

◇矩形堰的中心线要与渠道的中心线重合。

◇j为堰板嵌入渠道墙的部分，尺寸请用户根据现场情况而定。

适用范围：◇矩形堰可按图2.1加工，注意：矩形堰的水位-流量关系主要取决于堰口宽的“b”。

也与上游渠道宽“B”和堰坎高“p”有关。

◇如使用图2.1的矩形堰，可以在明渠菜单“10 堰槽种类”→“2矩形堰”项选择：0.25、0.50、0.75、1.00（注：此选项代表堰口宽b）仪表内已有该堰板的水位-流量表，可根据水位值直接给给出流速。

1：b=0.25米最小流量0.4375升/秒（1.6吨/小时），最大流量56.907升/秒（205吨/小时）2：b=0.50米最小流量0.8774升/秒（3.1吨/小时），最大流量153.74升/秒（553吨/小时）3：b=0.75米最小流量3.7488升/秒（13吨/小时），最大流量539.04升/秒（1941吨/小时）4：b=1.00米最小流量4.9780升/秒（18吨/小时），最大流量687.36升/秒（2474吨/小时）图2.1 矩形堰的构造图图2.2 矩形堰建造效果图图2.3 矩形堰在渠道上的安装和矩形堰的水位零点矩形堰安装在渠道上如图2.3所示。

堰板要竖直，要安装在渠道的中轴线上。

仪表的探头安装在距离堰板0.5～1米的位置。

三：巴歇尔槽材质：PVC、玻璃钢、不锈钢可选。

流量越大，相应增加壁厚。

注意事项：◇j的尺寸与渠道安装有关，请用户根据现场情况而定。

◇巴歇尔槽的中心线要与渠道的中心线重合,使水流进入巴歇尔槽不出现偏流。

◇巴歇尔槽通水后，水的流态要自由流。

巴歇尔槽的淹没度要小于规定的临界淹没度。

◇巴歇尔槽的上游应有大于5倍渠道宽的平直段，使水流能平稳进入巴歇尔槽。

即没有左右偏流，也没有渠道坡降形成的冲力。

（参见下图）◇巴歇尔槽安装在渠道上要牢固。

与渠道侧壁、渠底连结要紧密，不能漏水。

使水流全部流经巴歇尔槽的计量部位。

巴歇尔槽的计量部位是槽内喉道段。

适应范围：◇巴歇尔槽构造如图3.1。

巴歇尔槽的标示尺寸是喉道宽度“b”。

首先根据应用需要的最大流量，从“附录一巴歇尔槽水位-流量公式”中查出合适的巴歇尔槽的喉道宽“b”。

再从“附录二巴歇尔槽构造尺寸”中查出对应喉道宽等于“b”的巴歇槽的其他尺寸。

按图3.1加工成形，安装在渠道上如图2.4所示。

◇使用巴歇尔槽，可以在菜单“10 堰槽种类”→“3 巴歇尔槽”项选择“开启”。

根据喉道宽“b”，从“附录三常用型号巴歇尔槽对应b值c值与n值，长宽高与最大流量”中查出修工系数c和指数n，输入到菜单“9 设置常数”→“1 修工系数c”和“指数n”，仪表就可以自动算出水位对应的流量值。

图3.1 巴歇尔槽构造尺寸图图3.2 巴歇尔槽在渠道上的安装效果图附表三：常用型号巴歇尔槽对应b值c值与n值，长宽高与最大流量5水堰5.1水堰的结构水堰由堰板和堰槽构成。

5.1.1堰板的结构如图3和图4所示（图4为装配式结构）。

5.1.1.1堰口与内侧面成直角，唇厚为2mm。

向外侧倒45°倾斜面，毛刺应清除干净。

5.1.2堰槽由导入部分、整流装置部分及整流部分构成。

5.1.2.1堰槽（包括支承板）要坚固不易变形，可用钢板或者混凝土制成。

5.1.2.2在堰槽上游应设置整流装置（4～5道整流栅板），以减少水面的波动，推荐的栅孔尺寸如图6所示。

整流部分的宽度等于导入部分的宽度。

图6栅孔尺寸5.1.2.3堰槽的底面和两侧面应平坦，侧面和底面应垂直。

5.1.2.4全宽堰槽的两侧面应向外延长，如图5所示。

延长壁应和两侧面一样平坦，与堰口边缘垂直，直角允差±5'。

延长壁上应设置通气孔，通气孔应靠近堰口并在水头的下面，以保证测量时水头内侧空气畅通，通气孔的面积。

A≥Bhmax/140(8)式中：hmax——最大堰水头，即水流的最高水面至堰口底点（直角三角堰）或堰口下边缘（矩形堰、全宽堰）的垂直距离，m。

5.1.2.5导入部分的容量应可能大此，这部分的宽度和深度不应小于整流装置下游的宽度和深度，导水管应埋没在水中。

5.1.2.6堰槽的长度如图7所示，尺寸列于表6。

5.2.2小孔的位置距堰口(4～5)hmax，距堰口的下边缘及堰槽底面的尺寸不得小于50mm，小孔不应有毛刺，小孔的轴心线应和堰槽壁垂直。

5.3堰的水头测定方法5.3.1应当在越过堰口流下来的水流与堰板不附着的情况下进行测量。

5.3.2水堰的堰口至堰口外水池水面的高度不得少于100mm。

5.3.3可以采用钩针水位计或浮筒水位计（如图9所示）来测量水位，但水位不稳定时不能使用钩针水位时，应将针先沉入水内再提上对准水平面，以消除表面张力的影响。

除上述水位计外，也可采用水位测量精度不低于这两种水位计的其他水位计。

5.3.4 水头测量的水位计零点的确定，其误差应在0.2mm以内。

5.3.4.1 矩形堰、全宽堰的确定方法（如图10所示）：a.先将临时测量用的特制的带钩针的水位测量仪卡固在堰口上，并用水平仪找平，读出图中“G”数值；b.将水放入堰槽中，并使水面低于堰口；c.再将特制的带钩针的水位测量仪的钩针下降并浸入水中，然后将钩针慢慢提起使针尖和水面一平，如图10(b)所示，并读出图中“F”数值，读数G、F数值之差(“G-F”)即是堰口至堰槽中水面之间的距离；d.将预先安装在至堰口(4～5)h max的测量截面处或小水桶内的永久性的测量水头的水位计的钩针下降，使针尖和水面一平，并读出刻度数值。

该读数值减去“G-F”数值，得到的数值即是测量水头的永久性水位计的零点数值。

5.3.4.2 直角三角堰的确定方法a.在堰口上放置和堰槽长轴平行的特制的直径D的圆棒，如图11所示，并用水平仪找平；图11b.将临时测量用的特制的带钩针的水位测量仪放置在圆棒上面，钩针针尖和圆棒轴线切面的底线相接触，然后按照矩形堰、全宽堰测量方法中的b、c、d进行。

把永久性的水位计的读数值减去“G-F”的数值，再减去0.2071D值，得到的数值即是永久性水位计的零点值。

5.4水堰测量流量的计算公式5.4.1直角三角堰如图12所示。

图12 直角三角堰流量的计算公式为：式中：a——流量系数，可查表7，其不确定度δa/a=±1.0%；h e——有效堰水头，m；h e=h+K h(10)式中：h——测量堰水头，m；K h——补偿粘度和表张力影响的修正值，对直角三角堰K h=0.00085m。

表7 流量系数a注：(1)可用内插法计算表中的中间数值；(2)E——堰口高度，即堰口底点至堰槽底面的高度，m。

适用范围：a.h/E≤0.4；b.h/B≤0.2；c.h=0.05～0.38m；d.E≥0.45m；e.B≥1.0m。

5.4.2 矩形堰和全宽堰(b/B=1)如图13所示。

图13 矩形堰、全宽堰(b/B=1) 流量的计算公式为：式中：a——流量系数，用下列公式计算：b/B=1（全宽堰），a=0.602+0.75h/E；b/B=0.9（矩形堰），a=0.598+0.064h/E；b/B=0.8（矩形堰），a=0.596+0.045h/E；b/B=0.7（矩形堰），a=0.594+0.030h/E；b/B=0.6（矩形堰），a=0.593+0.018h/E；b/B=0.5（矩形堰），a=0.592+0.010h/E；b/B=0.4（矩形堰），a=0.591+0.0058h/E；b/B=0.2（矩形堰），a=0.589-0.0018h/E；a的不确定度δa/a=±1.5%；h e——有效堰水头，m；h e=h+K h(12)式中：h——测量堰水头，m；K h——补偿粘度和表面张力的影响的修正值，对矩形堰、全宽堰K h=0.001m；h e——堰口有效宽度，m；b e=b+K b(13)式中：b——测量堰口宽度，m；K b——补偿粘度和表面张力的影响的修正值，从表8中查得。

注：用内插法计算表中的中间数值。

适用范围：a.h/E≤2.5；b.h≥0.03m；c.b≥0.15m（矩形堰）；d.E≥0.10m；e.B-b/2≥0.10m（矩形堰）。

5.5 水堰流量测量不确定度的估算5.5.1 直角三角堰：δQ/Q=±［（δa/a）2+(δtg·φ/2/tg·φ/2)2+2.52(δhe/h)2］½(14)式中：δa——流量系数的不确定度，δa/a=±1.0%；δtgφ/2——堰口开口角引起的不确定度；δtg·φ/2／tg·φ/2=±100[(φht/h t)2+(φbt/b t)2］½％(15)式中：h t——三角堰底点到上口的高度；b t——三角堰上口的宽度；φht——三角堰底点至上口的高度测量不确定度；φbt——三角堰上口宽度测量的不确定度；φhe——堰水头测量的不确定度；δhe=±［φh2+δho2+δkh2+(2s h)2］½(16)δhe/h=±100[φh2+δho2+δkh2+(2s h)2］½／h％(17)式中：δh——堰水头实测不确定度；δho——零点实测不确定度；δkh——补偿粘度和表面张力影响的水头测量修正值的不确定度；s h——堰水头n次测量的标准偏差。