巴歇爾堰槽安裝使用說明書

1、標(biāo)準(zhǔn)化廢水排放口巴歇爾堰槽安裝使用說明書本文參照了中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)城市排水流量堰槽測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)巴歇爾堰槽CJ/T3008.31993中的有關(guān)條目。一、概述非滿管狀態(tài)流動(dòng)的水路稱作明渠(Open Channel)，測(cè)量明渠中水流流量的儀表稱作明渠流量計(jì)。明渠流通剖面除圓形外，還有U形、梯形、矩形等多種形狀。水路按其形態(tài)分類，各形態(tài)如下圖所示。ISO通常稱之為滿水管為封閉管道，流動(dòng)是在水泵壓力或高位槽位能作用下的強(qiáng)迫流動(dòng)。明渠流則是靠水路本身坡度形成的自由表面流動(dòng)。 滿水管路 自由表面的明渠 自由表面的暗渠 滿水管路水路 部分滿水管路 敞口明渠(習(xí)慣簡(jiǎn)稱明渠) 明渠(或非滿管)渠道 暗明

2、渠(習(xí)慣簡(jiǎn)稱暗渠) 明渠流量計(jì)應(yīng)用場(chǎng)所有城市供水引水渠、火電廠冷卻水引水和排水渠、污水治理流入和排放渠、工礦企業(yè)廢水排放以及水利工程和農(nóng)業(yè)灌溉用渠道。本文重點(diǎn)討論巴歇爾堰槽的安裝和流量測(cè)量的方法和儀表，不包括較大型的水利工程和農(nóng)業(yè)灌溉用的流量測(cè)量方法。二、量水堰槽的測(cè)流量原理圖1 量水堰槽把流量轉(zhuǎn)化成液位明渠內(nèi)的流量越大，液位越高；流量越小，液位越低（參見圖1）。對(duì)于一般的渠道，液位與流量沒有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因?yàn)橥瑯拥乃睿髁康拇笮?，還與渠道的橫截面積、坡度、粗糙度有關(guān)。在渠道內(nèi)安裝量水堰槽（參見圖2），由于堰的缺口或槽的縮口比渠道的橫截面積小，因此，渠道上游水位與流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系主要取決于堰

3、槽的幾何尺寸。同樣的量水堰槽放在不同的渠道上，相同的液位對(duì)應(yīng)相同的流量。量水堰槽把流量轉(zhuǎn)成了液位。通過測(cè)量流經(jīng)量水堰槽內(nèi)水流的液位，可以根據(jù)相應(yīng)量水堰槽的水位-流量關(guān)系，求出流量。常用的量水堰槽種類如圖2。圖2 常用的量水堰種類量水堰槽的水位流量關(guān)系可以從國家計(jì)量檢定規(guī)程明渠堰槽流量計(jì)JJG7111990中查到。本文摘抄了一些常用的類型附后。每種類型的量水堰槽，都有自己的固定水位流量對(duì)應(yīng)關(guān)系。確定水位流量關(guān)系時(shí)，三角堰要求要有渠道寬B、開口角度、上游堰坎高p的參數(shù)；矩形堰要有渠道寬B、開口寬b、上游堰坎高p的參數(shù)；而巴歇爾槽只要求有喉道寬度的參數(shù)b。三、巴歇爾堰槽的構(gòu)造選擇量水堰槽的種類，要考

4、慮渠道內(nèi)流量的大小，渠道內(nèi)水的流態(tài)，是否能形成自由流。流量小于40升/秒時(shí)，一般應(yīng)使用直角三角堰。大于40升/秒，一般應(yīng)使用巴歇爾槽。流量大于40升/秒，渠道內(nèi)水位落差又較大，可以使用矩形堰。安裝堰板后，要在堰板堰口的下游能形成“小瀑布”。量水堰槽可以用玻璃鋼制作，也可以采用其它材料，加工尺寸要準(zhǔn)確。三角堰和矩形堰的堰口是關(guān)鍵尺寸，要更準(zhǔn)確。朝向進(jìn)水一側(cè)表面要平滑。巴歇爾槽內(nèi)尺寸要準(zhǔn)，內(nèi)表面要平滑。喉道部分是關(guān)鍵尺寸，要更準(zhǔn)確?？傊?，巴歇爾堰槽的各部位尺寸，要嚴(yán)格按照規(guī)范中的要求，不能四舍五入，也不能化零為整。3.1 巴歇爾堰槽 (Parshall flume，簡(jiǎn)稱P槽) 結(jié)構(gòu)及尺寸巴歇爾槽的

5、構(gòu)造如圖3。喉道寬從25mm至15m，已有定性尺寸。流量和喉道上游液位間的關(guān)系式中，系數(shù)和指數(shù)均因規(guī)格而異。P槽可以用鋼板或玻璃鋼制成，對(duì)精度要求不高的也可以用木板制作。也可以在現(xiàn)場(chǎng)用混凝土現(xiàn)澆。國內(nèi)已有用聚氯乙烯塑料或玻璃鋼制成的定型商品。對(duì)表面粗糙度和尺寸公差I(lǐng)SO9826、CJ/T 3008.31993和JJG 7111990均提出了要求。原理上喉道存在流量上限，喉道液位與收縮段液位的比值(稱作淹沒比)應(yīng)小于規(guī)定值，否則便成為淹沒流，且喉道應(yīng)規(guī)定最高水位。若P槽下游側(cè)水位顯著上升（例如漲潮，匯合支流流量劇增）會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，有時(shí)甚至無法測(cè)量，此時(shí)可在測(cè)量擴(kuò)散段水位后，參照J(rèn)JG 711

6、7.1.47.1.6所列圖表計(jì)算流量。P槽流量計(jì)的特點(diǎn)是：1） 水中固態(tài)物質(zhì)幾乎不沉積，隨水流排出；2） 水位抬高比堰小，僅為1/4，適用于不允許有大落差的渠道。圖4、巴歇爾槽安裝在渠道上巴歇爾槽的標(biāo)識(shí)尺寸是喉道寬“b”。首先根據(jù)應(yīng)用需要的最大流量，從“附錄二、巴歇爾槽水位流量公式”中查出合適的巴歇爾槽的喉道寬“b”。再從“附錄一、巴歇爾槽構(gòu)造尺寸”中查出對(duì)應(yīng)喉道寬等于“b”的巴歇爾槽的其它尺寸。如“”、“”、“”、“”等等。按尺寸加工成形，安裝在渠道上，如圖4所示。量水槽的各部尺寸，值隨喉口寬度而變，其關(guān)系為：其他常數(shù)項(xiàng)經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定為，一般情況下，0.6m，0.92m，0.08m，0.23m，

7、0.05m，0.075m。根據(jù)渠道深度而定，高出上游水位0.10.2m，一般可采用1m。量水槽上、下游護(hù)底長(zhǎng)為槽底高的函數(shù)，其中，上游護(hù)底長(zhǎng)4、下游護(hù)底長(zhǎng)（68）。各部分的制作精度要求見CJ/T3008.31993。3.2 流量計(jì)算公式 巴歇爾量水槽了流量計(jì)算分自由流和淹沒流兩種情況。 a) 淹沒度0.7時(shí)為自由流, 自由流流量公式：式中： 上游水尺讀數(shù)(m) 下游水尺讀數(shù)(m)； b喉道寬度(m)； 當(dāng)喉道寬度b=0.51.5m時(shí)，可用簡(jiǎn)化公式，按代入上式得b) 淹沒度0.70.95時(shí)為淹沒流，淹沒流()流量公式： 對(duì)于淹沒度小于0.85的標(biāo)準(zhǔn)槽，基自由流和淹沒流也可用統(tǒng)一的下列公式計(jì)算：式

8、中,為淹沒度。當(dāng)0.677 時(shí), 均以=0.677 代入計(jì)算；當(dāng)0. 677 時(shí), 以實(shí)際值代入計(jì)算；當(dāng)0.95 時(shí), 巴歇爾槽已經(jīng)失去測(cè)流作用, 此時(shí)就要采用其它方法進(jìn)行測(cè)流。3.3 流量計(jì)算巴歇爾槽水位流量關(guān)系一般是形如： 的公式。根據(jù)喉道寬“b”，從“附錄二、巴歇爾槽水位流量公式”中找出對(duì)應(yīng)的公式，代入水位值，求出對(duì)應(yīng)的流量。表1、2、3分別是喉道寬為0.025m，0.051m，2.1m巴歇爾槽的水位流量對(duì)應(yīng)關(guān)系。表1 喉道0.025米巴歇爾槽水位流量對(duì)應(yīng)表 水位單位：米 流量單位：升/秒水位0.0000.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.0

9、90流量0.00000.04800.14050.26340.41140.58140.77120.97941.20461.4458水位0.1000.1100.1200.1300.1400.1500.1600.1700.1800.190流量1.70231.97332.25822.55652.86773.19143.52713.87474.23364.6037水位0.2000.2100.2200.2300.2400.2500.2600.2700.2800.290流量4.98465.37625.37625.37625.37625.3762-表2 喉道0.051米巴歇爾槽水位流量對(duì)應(yīng)表 水位單位：米 流

10、量單位：升/秒水位0.0000.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.090流量0.00000.09590.28070.52630.82211.16171.54111.95712.40712.8892水位0.1000.1100.1200.1300.1400.1500.1600.1700.1800.190流量3.40183.94344.51275.10885.73076.37757.04847.74298.46029.1997水位0.2000.2100.2200.2300.2400.2500.2600.2700.2800.290流量9.961010.74

11、411.54712.37013.21413.214-表3 喉道2.1米巴歇爾槽水位流量對(duì)應(yīng)表 水位單位：米 流量單位：升/秒水位0.0000.0200.0400.0600.0800.1000.1200.1400.1600.180流量0.000010.02730.37658.09092.019131.47175.97225.16278.76336.53水位0.2000.2200.2400.2600.2800.3000.3200.3400.3600.380流量398.27463.84533.08605.87682.09761.65844.45930.401019.41111.5水位0.4000.4

12、200.4400.4600.4800.5000.5200.5400.5600.580流量1206.51304.41405.11508.61614.91723.81835.41949.62066.32185.5水位0.6000.6200.6400.6600.6800.7000.7200.7400.7600.780流量2307.32431.52558.12687.12818.52952.23088.23226.53367.13509.9四、選型考慮要點(diǎn)4.1 概述針對(duì)城市供水引水渠、工業(yè)引水和排水渠、污水治理渠道等流量測(cè)量特點(diǎn)，應(yīng)考慮以下因素選擇合適的測(cè)量方法。1） 水路大小和形狀，流速范圍，最大

13、流量和最小流量；2） 測(cè)量精確度要求；3） 流量計(jì)設(shè)置場(chǎng)所和環(huán)境條件；4） 液體狀況，潔凈程度，含有固相濃度，腐蝕性；5） 現(xiàn)場(chǎng)允許落差（或升高水位）和渠道坡度；6） 與液體接觸的儀表零部件材料；7） 選用超聲流速計(jì)和電磁流速計(jì)時(shí)要分別對(duì)液體濁度或電導(dǎo)率作調(diào)查，其要求可參照超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)要求。4.2 估算渠道流量和抬高水位對(duì)于新建單位可通過工藝流程計(jì)算渠道流量與擬安裝位置，再選定儀表規(guī)格。對(duì)于老企業(yè)添置儀表要估計(jì)既有渠道流量和確認(rèn)儀表上游允許升高水位；即確定流量?jī)x表規(guī)格和流量范圍，要取決于渠道峰流量和允許升高水位兩個(gè)因素。4.2.1估計(jì)峰流量 通常有投浮子法和日排放量估算法兩種方法。1

14、） 投浮子法 既有明渠可采用投浮子法測(cè)定和估算流量。選定在最大流量時(shí)，兩人距離 (2050m)立于直渠道旁，上游一人投放浮子（一般是木制圓片），下游一人在投放木片的瞬間啟動(dòng)計(jì)時(shí)，當(dāng)浮子到達(dá)時(shí)停止計(jì)時(shí)，得時(shí)間，求出渠道表面流速 () 。再測(cè)出渠道流通截面積 (m2)，便可從式(1)估算流量（1）式中 修正系數(shù)，因表面流速大于平均流速，一般取0.840.90。2)從日排放量估算峰流量 在沒有條件用投浮子法或新建系統(tǒng)，可采用實(shí)際（或設(shè)計(jì)）的排放量來估計(jì)峰流量，估算公式如式（2）或（3）（2） （3）式中 不均勻系數(shù)，如為均勻連續(xù)排放，可取1.11.2；每天集中排放累計(jì)小時(shí)數(shù)，如為不均勻連續(xù)排放，則按

15、集中排放小時(shí)計(jì)算。4.2.2 確定抬高水位除流速-水位流量計(jì)和非滿管電磁流量計(jì)外，渠道安裝流量計(jì)后其上游均要抬高水位。對(duì)于新設(shè)計(jì)的渠系可按測(cè)量流量范圍和周邊環(huán)境條件全面考慮確定升高水位高度。對(duì)于現(xiàn)有渠道在選定流量計(jì)時(shí)，要考慮上游渠系水位抬高后的影響（如水位是否會(huì)漫溢出渠道），然后再按確定的水位升高高度和峰值流量值選定儀表規(guī)格。4.3 明渠用流量計(jì)適用范圍和性能比較表4 明渠用量水堰槽性能比較各類量水槽的特點(diǎn)前表已有所論述，現(xiàn)在做綜合比較。1）水頭損失或上游側(cè)抬高水位 流速水位法沒有因測(cè)量帶來水頭損失，其余幾種方法渠道均要被截流或裝入一段流量檢測(cè)件段，抬高上游水位。潛水電磁流量計(jì)由于可裝分流模型

16、，升高水位可比較靈活地選擇。2） 安裝方便性 流量檢測(cè)件本身和安裝以槽最為復(fù)雜，堰和潛水電磁流量傳感器相對(duì)簡(jiǎn)單。但槽本身不會(huì)帶來固體顆粒的沉積，比較適用于污水的排放。對(duì)已有渠道改造，安裝流量檢測(cè)件時(shí)挖掘工程量大，特別是暗渠要設(shè)置檢查井（陰井），往往成為否定選用方案的原因。除潛水電磁法外，其他各類方法上游均有順直渠道(行近渠道)要求，這給選擇測(cè)量點(diǎn)位置帶來許多制約條件。 五、安裝技術(shù)參考流入側(cè)水路的流速分布要影響測(cè)量精度，因此要注意以下各點(diǎn)：1） 要有一段截面積不變的直渠道。在急彎道或與支路匯合產(chǎn)生局部混合流動(dòng)時(shí)，至少要有10倍喉寬長(zhǎng)度的順直渠道，盡可能更長(zhǎng)些。2） 渠道與槽本體連接部位底平面要

17、有1：4的斜率，側(cè)壁要有曲率半徑為2倍以上最大流量水位高度的曲面，或與中心線成450傾斜的平面。3） 如渠道某處產(chǎn)生水力學(xué)水躍現(xiàn)象時(shí)，槽體應(yīng)遠(yuǎn)離該處，至少應(yīng)裝在有30倍最大流量水位高度距離的下游。4） 為改善流動(dòng)條件，可在水位測(cè)量點(diǎn)上游10倍最大流量水位高度的距離設(shè)置整流板或消能池。5） 設(shè)置槽體后渠道上游水位升高，注意防止水溢出渠道，必要時(shí)按現(xiàn)場(chǎng)條件挖深渠道或加高渠側(cè)壁。流出側(cè)水路要注意勿使其產(chǎn)生淹沒流或逆向流，注意清除堆積物。槽本體內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)要注意以下兩點(diǎn)：1） 喉道處的流動(dòng)必須是臨界流。為滿足喉道段水位hd和收縮部水位h的比值（即淹沒比）符合規(guī) 定值，槽頂要有一定高度。并且停止流動(dòng)時(shí)流出

18、端水位不超過槽頂。2） 要檢查和確認(rèn)安裝后狀態(tài)和尺寸； 收縮部底面（即槽頂）的水平； 喉道兩側(cè)平行度和垂直度； 渠道中心線和槽本體流動(dòng)方向中心的一致性。水位計(jì)安裝要注意以下各點(diǎn)：1） 直線測(cè)量 水位測(cè)量位置應(yīng)在槽本體中心線和導(dǎo)水口垂直交點(diǎn)，安裝時(shí)液位計(jì)應(yīng)盡量接近該點(diǎn)。2） 間接測(cè)量 間接測(cè)量需設(shè)靜水井和導(dǎo)水管，應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 靜水井應(yīng)盡可能靠近槽本體垂直安裝，靜水井底部應(yīng)低于槽頂； 為清除靜水井底部沉積物，應(yīng)設(shè)排污閥和沖洗用水管； 導(dǎo)水管內(nèi)徑原則上為2050mm，導(dǎo)水管距離較長(zhǎng)時(shí)應(yīng)選擇較大內(nèi)徑。3） 零點(diǎn)設(shè)置 液位計(jì)的零點(diǎn)應(yīng)以槽頂為設(shè)定零點(diǎn)。詳細(xì)安裝技術(shù)說明見CJ/T 3.8.3-1993(

19、附后)。附錄一、巴歇爾槽構(gòu)造尺寸 單位：米類別序號(hào)喉道段收縮段擴(kuò)散段墻高bLP1B1L1LaB2L2P2D 小 型10.0250.0760.0290.1670.3560.2370.0930.2030.0190.2320.0510.1140.0430.2140.4060.2710.1350.2540.0220.2630.0760.1520.0570.2590.4570.3050.1780.3050.0250.4640.1520.3050.1140.4000.6100.4070.3940.6100.0760.6150.2280.3050.1140.5750.8640.5760.3810.4570.

20、0760.77標(biāo)準(zhǔn)型60.250.600.230.781.3250.8830.550.920.080.8070.300.600.230.841.3500.9020.600.920.080.9580.450.600.231.021.4250.9480.750.920.080.9590.600.600.231.201.5001.00.900.920.080.95100.750.600.231.381.5751.0531.050.920.080.95110.900.600.231.561.6501.0991.200.920.080.95121.000.600.231.681.7051.1391.30

21、0.920.081.0131.200.600.231.921.8001.2031.500.920.081.0141.500.600.232.281.951.3031.800.920.081.0151.800.600.232.642.101.3992.100.920.081.0162.100.600.233.002.251.5042.400.920.081.0172.400.600.233.362.401.6042.700.920.081.0大型183.050.910.3434.764.271.7943.681.830.1521.22193.660.910.3435.614.881.9914.4

22、72.440.1521.52204.571.220.4577.627.622.2955.593.050.2291.83216.101.830.6869.147.622.7857.323.660.3052.13227.621.830.68610.677.623.3838.943.960.3052.13239.141.830.68612.317.933.78510.574.270.3052.132412.191.830.68615.488.234.78513.824.880.3052.132515.241.830.68618.538.235.77617.276.100.3052.13附錄二、巴歇爾槽水位-流量公式類別序號(hào)喉道寬度b(m)流量公式Q=C*hn(L/S)水位范圍h(m)流量范圍Q(L/S)臨界淹沒度%最小最大最小最大小型10.02560.4h1.550.0150.210.095.40.520.051120.7h1.550.0150.240.1813.20.530.076177.1h1.550.030.330.7732.10.540.152381.2h1.540.030.451.50111.00.650