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玻璃鋼巴歇爾槽

作者：通豐環(huán)保????來源：成巴????發(fā)布時間：2018-01-02 14:39????瀏覽量：
標準化廢水排放口—巴歇爾堰槽
安裝使用說明書
參照標準：中華人民國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標準《城市排水流量堰槽測量標準—巴歇爾堰槽》
CJ/T3008.3—1993中的有關(guān)條目。
一、概述
非滿管狀態(tài)流動的水路稱作明渠(Open Channel)，測量明渠中水流流量的儀表稱作明渠流量計。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，流動是在水泵壓力或高位槽位能作用下的強迫流動。明渠流則是靠水路本身坡度形成的自由表面流動。
     明渠流量計應(yīng)用場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。本文重點討論巴歇爾堰槽的安裝和流量測量的方法和儀表，不包括較大型的水利工程和農(nóng)業(yè)灌溉用的流量測量方法。
二、量水堰槽的測流量原理
明渠的流量越大，液位越高；流量越小，液位越低（參見圖1）。對于一般的渠道，液位與流量沒有確定的對應(yīng)關(guān)系。因為同樣的水深，流量的大小，還與渠道的橫截面積、坡度、粗糙度有關(guān)。在渠道安裝量水堰槽（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應(yīng)關(guān)系主要取決于堰槽的幾何尺寸。同樣的量水堰槽放在不同的渠道上，相同的液位對應(yīng)相同的流量。量水堰槽把流量轉(zhuǎn)成了液位。通過測量流經(jīng)量水堰槽水流的液位，可以根據(jù)相應(yīng)量水堰槽的水位-流量關(guān)系，求出流量。
 
   
量水堰槽的水位—流量關(guān)系可以從國家計量檢定規(guī)程《明渠堰槽流量計》JJG711—1990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—流量對應(yīng)關(guān)系。確定水位—流量關(guān)系時，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，要考慮渠道流量的大小，渠道水的流態(tài)，是否能形成自由流。流量小于40升/秒時，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，加工尺寸要準確。三角堰和矩形堰的堰口是關(guān)鍵尺寸，要更準確。朝向進水一側(cè)表面要平滑。巴歇爾槽尺寸要準，表面要平滑。喉道部分是關(guān)鍵尺寸，要更準確。
總之，巴歇爾堰槽的各部位尺寸，要嚴格按照規(guī)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，簡稱P槽) 結(jié)構(gòu)及尺寸
巴歇爾槽的構(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，對精度要求不高的也可以用木板制作。也可以在現(xiàn)場用混凝土現(xiàn)澆。國已有用聚氯乙烯塑料或玻璃鋼制成的定型商品。對表面粗糙度和尺寸公差I(lǐng)SO—9826、CJ/T 3008.3—1993和JJG 711—1990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）會產(chǎn)生測量誤差，有時甚至無法測量，此時可在測量擴散段水位后，參照JJG 711 7.1.4～7.1.6所列圖表計算流量。
    P槽流量計的特點是：
    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。

巴歇爾槽水位—流量關(guān)系一般是形如：根據(jù)喉道寬“b”，從“附錄二、巴歇爾槽水位—流量公式”中找出對應(yīng)的公式，代入水位值，求出對應(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應(yīng)關(guān)系。
表1     喉道0.025米巴歇爾槽水位流量對應(yīng)表    水位單位：米   流量單位：升/秒
水位 0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060 0.070 0.080 0.090
流量 0.0000 0.0480 0.1405 0.2634 0.4114 0.5814 0.7712 0.9794 1.2046 1.4458
水位 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190
流量 1.7023 1.9733 2.2582 2.5565 2.8677 3.1914 3.5271 3.8747 4.2336 4.6037
水位 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290
流量 4.9846 5.3762 5.3762 5.3762 5.3762 5.3762 - - - -

表2    喉道0.051米巴歇爾槽水位流量對應(yīng)表    水位單位：米   流量單位：升/秒
水位 0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060 0.070 0.080 0.090
流量 0.0000 0.0959 0.2807 0.5263 0.8221 1.1617 1.5411 1.9571 2.4071 2.8892
水位 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190
流量 3.4018 3.9434 4.5127 5.1088 5.7307 6.3775 7.0484 7.7429 8.4602 9.1997
水位 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290
流量 9.9610 10.744 11.547 12.370 13.214 13.214 - - - -

表3     喉道2.1米巴歇爾槽水位流量對應(yīng)表     水位單位：米   流量單位：升/秒
水位 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180
流量 0.0000 10.027 30.376 58.090 92.019 131.47 175.97 225.16 278.76 336.53
水位 0.200 0.220 0.240 0.260 0.280 0.300 0.320 0.340 0.360 0.380
流量 398.27 463.84 533.08 605.87 682.09 761.65 844.45 930.40 1019.4 1111.5
水位 0.400 0.420 0.440 0.460 0.480 0.500 0.520 0.540 0.560 0.580
流量 1206.5 1304.4 1405.1 1508.6 1614.9 1723.8 1835.4 1949.6 2066.3 2185.5
水位 0.600 0.620 0.640 0.660 0.680 0.700 0.720 0.740 0.760 0.780
流量 2307.3 2431.5 2558.1 2687.1 2818.5 2952.2 3088.2 3226.5 3367.1 3509.9

四、選型考慮要點
4.1 概述
針對城市供水引水渠、工業(yè)引水和排水渠、污水治理渠道等流量測量特點，應(yīng)考慮以下因素選擇合適的測量方法。
    1） 水路大小和形狀，流速圍，最大流量和最小流量；
    2） 測量精確度要求；
    3） 流量計設(shè)置場所和環(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） 選用超聲流速計和電磁流速計時要分別對液體濁度或電導(dǎo)率作調(diào)查，其要求可參照超聲流量計和電磁流量計要求。 
4.2 估算渠道流量和抬高水位
對于新建單位可通過工藝流程計算渠道流量與擬安裝位置，再選定儀表規(guī)格。對于老企業(yè)添置儀表要估計既有渠道流量和確認儀表上游允許升高水位；即確定流量儀表規(guī)格和流量圍，要取決于渠道峰流量和允許升高水位兩個因素。
4.2.1估計峰流量
4.2.2 確定抬高水位
除流速-水位流量計和非滿管電磁流量計外，渠道安裝流量計后其上游均要抬高水位。對于新設(shè)計的渠系可按測量流量圍和周邊環(huán)境條件全面考慮確定升高水位高度。對于現(xiàn)有渠道在選定流量計時，要考慮上游渠系水位抬高后的影響（如水位是否會漫溢出渠道），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。
各類量水槽的特點前表已有所論述，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件段，抬高上游水位。潛水電磁流量計由于可裝分流模型，升高水位可比較靈活地選擇。
    2） 安裝方便性
流量檢測件本身和安裝以槽為復(fù)雜，堰和潛水電磁流量傳感器相對簡單。但槽本身不會帶來固體顆粒的沉積，比較適用于污水的排放。
    對已有渠道改造，安裝流量檢測件時挖掘工程量大，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，這給選擇測量點位置帶來許多制約條件。                                               
五、巴歇爾槽材質(zhì)選擇
目前市面上巴歇爾槽材質(zhì)大部分采用PVU玻璃鋼復(fù)合增強合成材料、不銹鋼材料、鍍鋅材料、混凝土材料、塑料材料等，根據(jù)使用環(huán)境條件選擇適合的成品材料，使用廣泛、性價比高的以PVU玻璃鋼復(fù)合材料居多，不同材料優(yōu)缺點：由于鍍鋅鋼板的耐腐蝕性差和普通塑料的變形大，應(yīng)用很少，不做比較。
序號 材料名稱/性能特點 玻璃鋼PVU復(fù)合材料 304不銹鋼材料 混凝土結(jié)構(gòu)材料
1 物理性能 強度高、耐溫，不易變形，尺寸穩(wěn)定，不易附著污染物在上面，易清洗。 強度高、耐溫，不易變形，尺寸穩(wěn)定； 強度好，不易變形；污染物不容易清洗。
2 化學性能 耐酸、堿、鹽的腐蝕 不耐氯離子類酸、堿、鹽的腐蝕 不耐腐蝕，易滲漏污染環(huán)境，計量不準
3 使用壽命 15年，尺寸控制標準，計量準 根據(jù)使用環(huán)境變化，使用壽命3-5年、焊縫易滲漏污染環(huán)境，計量不準 1-3年，易腐蝕造成滲漏，影響計量
4 價    格 低 中 現(xiàn)場施工成本高
 
六、安裝技術(shù)參考
流入側(cè)水路的流速分布要影響測量精度，因此要注意以下各點：
    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)生局部混合流動時，至少要有10倍喉寬長度的順直渠道，盡可能更長些。
    2） 渠道與槽本體連接部位底平面要有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)生水力學水躍現(xiàn)象時，槽體應(yīng)遠離該處，至少應(yīng)裝在有30倍最大流量水位高度距離的下游。
    4） 為改善流動條件，可在水位測量點上游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，必要時按現(xiàn)場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。
 
槽本體流動狀態(tài)要注意以下兩點：
    1） 喉道處的流動必須是臨界流。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。并且停止流動時流出端水位不超過槽頂。
    2） 要檢查和確認安裝后狀態(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方向中心的一致性。    
 
水位計安裝要注意以下各點：
    1） 直線測量  水位測量位置應(yīng)在槽本體中心線和導(dǎo)水口垂直交點，安裝時液位計應(yīng)盡量接近該點。
    2） 間接測量  間接測量需設(shè)靜水井和導(dǎo)水管，應(yīng)注意以下事項：
    • 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)水管徑原則上為20～50mm，導(dǎo)水管距離較長時應(yīng)選擇較大徑。
    3） 零點設(shè)置 液位計的零點應(yīng)以槽頂為設(shè)定零點。
 
詳細安裝技術(shù)說明見CJ/T 3..8.3-1993(附后)。
 
附錄一、巴歇爾槽構(gòu)造尺寸
                                                                      單位：米
類別 序號 喉道段 收縮段 擴散段 墻高
b L P1 B1 L1 La B2 L2 P2 D
  小  
 
型		 1 0.025 0.076 0.029 0.167 0.356 0.237 0.093 0.203 0.019 0.23
2 0.051 0.114 0.043 0.214 0.406 0.271 0.135 0.254 0.022 0.26
3 0.076 0.152 0.057 0.259 0.457 0.305 0.178 0.305 0.025 0.46
4 0.152 0.305 0.114 0.400 0.610 0.407 0.394 0.610 0.076 0.61
5 0.228 0.305 0.114 0.575 0.864 0.576 0.381 0.457 0.076 0.77
 
 
標
 
 
 
準
 
 
 
型		 6 0.25 0.60 0.23 0.78 1.325 0.883 0.55 0.92 0.08 0.80
7 0.30 0.60 0.23 0.84 1.350 0.902 0.60 0.92 0.08 0.95
8 0.45 0.60 0.23 1.02 1.425 0.948 0.75 0.92 0.08 0.95
9 0.60 0.60 0.23 1.20 1.500 1.0 0.90 0.92 0.08 0.95
10 0.75 0.60 0.23 1.38 1.575 1.053 1.05 0.92 0.08 0.95
11 0.90 0.60 0.23 1.56 1.650 1.099 1.20 0.92 0.08 0.95
12 1.00 0.60 0.23 1.68 1.705 1.139 1.30 0.92 0.08 1.0
13 1.20 0.60 0.23 1.92 1.800 1.203 1.50 0.92 0.08 1.0
14 1.50 0.60 0.23 2.28 1.95 1.303 1.80 0.92 0.08 1.0
15 1.80 0.60 0.23 2.64 2.10 1.399 2.10 0.92 0.08 1.0
16 2.10 0.60 0.23 3.00 2.25 1.504 2.40 0.92 0.08 1.0
17 2.40 0.60 0.23 3.36 2.40 1.604 2.70 0.92 0.08 1.0
 
 
大
 
 
型		 18 3.05 0.91 0.343 4.76 4.27 1.794 3.68 1.83 0.152 1.22
19 3.66 0.91 0.343 5.61 4.88 1.991 4.47 2.44 0.152 1.52
20 4.57 1.22 0.457 7.62 7.62 2.295 5.59 3.05 0.229 1.83
21 6.10 1.83 0.686 9.14 7.62 2.785 7.32 3.66 0.305 2.13
22 7.62 1.83 0.686 10.67 7.62 3.383 8.94 3.96 0.305 2.13
23 9.14 1.83 0.686 12.31 7.93 3.785 10.57 4.27 0.305 2.13
24 12.19 1.83 0.686 15.48 8.23 4.785 13.82 4.88 0.305 2.13
25 15.24 1.83 0.686 18.53 8.23 5.776 17.27 6.10 0.305 2.13
 
 
 
 
 
 
 
 
附錄二、巴歇爾槽水位-流量公式
 
類
 
別		 序
 
號		 喉道寬度
b(m)		 流量公式
Q=C*hn
(L/S)		 水位圍
h(m)		 流量圍
Q(L/S)		 臨界淹沒度%  
 
最小 最大 最小 最大  
 
小
 
型		 1 0.025 60.4h1.55 0.015 0.21 0.09 5.4 0.5  
2 0.051 120.7h1.55 0.015 0.24 0.18 13.2 0.5  
3 0.076 177.1h1.55 0.03 0.33 0.77 32.1 0.5  
4 0.152 381.2h1.54 0.03 0.45 1.50 111.0 0.6  
5 0.228 535.4h1.53 0.03 0.60 2.5 251 0.6  
 
 
標
 
準
 
型		 6 0.25 561h1.513 0.03 0.60 3.0 250 0.6  
7 0.30 679h1.521 0.03 0.75 3.5 400 0.6  
8 0.45 1038h1.537 0.03 0.75 4.5 630 0.6  
9 0.60 1403h1.548 0.05 0.75 12.5 850 0.6  
10 0.75 1772h1.557 0.06 0.75 25.0 1100 0.6  
11 0.90 2147h1.565 0.06 0.75 30.0 1250 0.6  
12 1.00 2397h1.569 0.06 0.80 30.0 1500 0.7  
13 1.20 2904h1.577 0.06 0.80 35.0 2000 0.7  
14 1.50 3668h1.586 0.06 0.80 45.0 2500 0.7  
15 1.80 4440h1.593 0.08 0.80 80.0 3000 0.7  
16 2.10 5222h1.599 0.08 0.80 95.0 3600 0.7  
17 2.40 6004h1.605 0.08 0.80 100.0 4000 0.7  
 
 
大
 
 
型		 18 3.05 7463h1.6 0.09 1.07 160.0 8280 0.8  
19 3.66 8859h1.6 0.09 1.37 190.0 14680 0.8  
20 4.57 10960h1.6 0.09 1.67 230.0 25040 0.8  
21 6.10 14450h1.6 0.09 1.83 310.0 37970 0.8  
22 7.62 17940h1.6 0.09 1.83 380.0 47160 0.8  
23 9.14 21440h1.6 0.09 1.83 460.0 56330 0.8  
24 12.19 28430h1.6 0.09 1.83 600.0 74700 0.8  
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