在保證行洪安全情況下,盡量減少截流井溢流量,是水環(huán)境項目的核心要求之一。隨著水環(huán)境項目管理水平的提升,對截流井的溢流量測量的穩(wěn)定性、可靠性和精度提出更高的要求。管控截流井的溢流量,越來越成為各地主管部門的管理重點。
通常,截流井與河道和排口的距離很近、流場的擾動明顯;在這種水力條件下,截流井溢流量并不適合采用超聲波多普勒流量計、超聲波流量計或超聲波時差法流量計進行測量。
本文將介紹適合截流井翻轉(zhuǎn)堰/堰板式可調(diào)堰的溢流量測量的方法和設(shè)備選擇。
1 截流井中翻轉(zhuǎn)堰/堰板式可調(diào)堰的作用
截流井中翻轉(zhuǎn)堰/堰板式可調(diào)堰是在截流井的攔蓄范圍內(nèi),控制截留井最高水位,并根據(jù)需要設(shè)定不同條件下調(diào)節(jié)翻轉(zhuǎn)堰的升降,從而調(diào)節(jié)截留井的水位。
通過上下游設(shè)置的兩個液位計,可以兼具行洪與防止倒灌功能:
? 當(dāng)截留井水位快速上升,超過設(shè)定值后,翻轉(zhuǎn)堰自動降低,截留井的合流水外泄,截留井水位降低;
? 當(dāng)溢流口的水位超過截留井的水位時,翻轉(zhuǎn)堰快速上升,避免河水倒灌。
因此,可以激活管網(wǎng)或河道的攔蓄空間,在不影響行洪斷面的前提下,減少溢流頻次和溢流量。而截流井的溢流量,可以直接導(dǎo)致水環(huán)境的惡化。
截流井溢流量的實時和穩(wěn)定測量,是水環(huán)境項目長期運行的關(guān)鍵因素之一。
2 翻轉(zhuǎn)堰/堰板式可調(diào)堰溢流量的測量原理
截流井溢流量的測量,通常可以采用液位測量的方式,并基于Manning-Principle曼寧原理進行水力學(xué)計算,獲得溢流量。
? 如上所述,通常在翻轉(zhuǎn)堰/堰板式可調(diào)堰的上下游設(shè)置液位計,實時測量液位,用于控制堰門的開啟和關(guān)閉。根據(jù)此兩個液位計的測量液位值,結(jié)合適合的水力學(xué)公式,可以結(jié)算溢流量。之前介紹的文丘里,也是類似的測量思路。
? 也可以選擇傾角測定儀,根據(jù)堰門的旋轉(zhuǎn)角度,計算溢流量;
根據(jù)現(xiàn)場的應(yīng)用條件,可以選擇不同的安裝位置和水力學(xué)計算公式。
2.1 有回水的情況
當(dāng)有回水情況下,可以用上下游的液位計測量上下游的液位差。
? 接收水的回水會影響液位測量精度;
? 使用水力計算的方式,通過前后液位測量優(yōu)化流量測量結(jié)果。
2.2 有切向進水的情況
可以采用兩臺超聲波液位計進行同步測量,測量不同位置的液位差。
這種方式應(yīng)用在:? 切向進水門檻;? 活動堰;? 使用水力計算的方式,通過前后液位測量優(yōu)化流量測量結(jié)果。
2.3 傾角測定儀
傾角測定儀采用電容測量法測量堰門的傾角(角度測量),并根據(jù)自流條件下的Manning-Principle曼寧原理的Q/h關(guān)系,獲得流量。
3 堰溢流量的組合測量
根據(jù)上面的分析,我們建議將超聲波液位計和傾角測定儀進行組合測量,用于翻轉(zhuǎn)堰/堰板式可調(diào)堰的溢流量測量。這個系統(tǒng)主要由下面的設(shè)備組成:
? 超聲波或雷達液位計;? NDW Ex傾角測定儀;? 集成變送器。
超聲波液位計和傾角測定儀的組合測量,可以基本解決截流井溢流測量過程中遇到的各種困難。
4 設(shè)備選擇
翻轉(zhuǎn)堰/堰板式可調(diào)堰溢流量的測量系統(tǒng),由超聲波液位計和傾角測定儀組成。此設(shè)備組合,可以解決翻轉(zhuǎn)堰/堰板式可調(diào)堰出水自流、回水等不同情況下的流量測量問題。
超聲波液位計
?超聲波液位計自帶集成變送器,并提供4-20毫安信號??捎糜跍y量液體和散裝固體的距離、液位(或高度)、空間或體積等,需要高精度液位測量的場所。
產(chǎn)品的特點介紹
由超聲波液位計和傾角測定儀組成的翻轉(zhuǎn)堰/堰板式可調(diào)堰溢流量的測量系統(tǒng),具有如下特點:
? 免磨損;? 防腐蝕;? 沒有活動部件;? 穩(wěn)健的設(shè)計;? 安裝簡單;? 中等測量精度;? 基本免維護;? 可靠的測量方法;? 操作安全性高。