1 灌区概况

    霍泉位于洪洞县城东北15km处的广胜寺霍山南麓。地舆地位东径111°47'30''，北纬36°17'30''，泉口高程581.6m，多年平均流量3.25m3/s，现有流量2.88m3/s，是山西省有名的盐溶年夜泉。

    泉内比较年夜的出水滴20余处，其余小出水滴呈蜂窝状出流，无以数计。泉水集中在人工建筑的矩形泉池内，由渠道及管道引出，现有南干、北干、中干3条渠道及山西焦化集团工业生活供水、1个县城临盆生活管道出水口，担当着1.533万hm2农田浇灌和向山焦集团工业供水、洪洞县临盆生活供水的重担，是本县重要的水源地之一。

    ，风速仪是测量空气流速的仪器。它的种类较多，气象台站最常用的为风杯风速计;2 应用情况解释

    经由过程扶植主动化体系来实现来源上南干、北干、中干3条渠道的水量主动计量和传输，3条渠道根本情况见表1。

    3 渠道流量监测道理分析

    3.1 渠道流量监测办法介绍

    流量一般无法直接不雅测，主如果在流速和水位测定的基本上根据特定的关系式计算出流量。常用的办法有流速面积法、水力学法、化学法、物理法。

    （1）流速面积法。根据流速测定和断面测定计算流量。

    （2）水力学法。根据水位流量关系，由测得的水位代入水力学公式求算流量。

    （3）化学法。将已知量的可溶性指导剂注入河水中，因为水流感化使指导剂在水中扩散，经由过程测定指导剂在水中的浓度推算流量。

    （4）物理法。根据某种物理量在水中的变更情况，测定河道的断面和水流的平均流速，再计算流量。如超声波法、电磁感应法、光学法等。

    在实际应用中最为常用的不雅测流量的办法是流速面积法、力学法和物理法。流量年夜于10m3/s的渠道，一般采取流速面积法，以包管测量精度；流量为1~10m3/s的渠道面广量年夜，测流应求简便，优先推敲力学法，应用建筑物量水。

    3.2 主动化测流仪器介绍

    主动化测流仪器也是应用上面的道理进行测流的，从道理上可分为2年夜类：一类是应用流速面积法及物理法，一类是应用力学法。

    应用流速面积法测流的仪器一般分为2部分：一部分测量流速，一部分测量断面面积，从而计算出流量。测量流速部分有超声波（时差法、多谱勒法）、电磁感应等。此类设备造价很高，安装复杂，精度较高，多用于较宽的渠道或河道，进行多点测流。

    应用力学法测流的仪器是测量水位，然后根据响应的公式测算流量，测量水位有压力式、浮子式、超声波式等。此类设备造价较低、安装便利，但精度根据量水建筑物而不合，多用于小型渠道，烟气分析仪广泛适用于各种工业燃烧设备的维护与监测，合营量水建筑物应用。

    根据霍泉灌区实际情况，南干、中干、北干3条渠道都比较规矩，且有积年的人工不雅测材料，所以我们选用超声波水位流量计，经由过程材料分析得出水位~流量关系表，然后安装超声波水位流量计主动经由过程水位~流量关系表测算出及时流量，并进行累计。

    超声波水位流量计直接测量的物理量是液位。用于测流量时，在上安装量水堰槽，量水堰槽把内流量的年夜小转成液位的高低。仪表测量量水堰槽内的水位，再按响应量水堰槽的计算公式或水位~流量关系反算出流量。

    仪器的的探头安装在量水堰槽水位不雅测点地位上，测量流经量水堰槽的水位。在仪器安装时，把响应量水堰槽的水位~流量关系输入主控制器。仪器的主控制器由测出的水位，用查表法求出对应的流量值。数表中两相邻数值之间的数，用线性插值法求出，见图1。

图1 测流道理

    超声波指向性强，能量消费迟缓，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。应用超声波检测往往比较敏捷、便利、计算简单、易于做到及时控制，并且在测量精度方面能达到实用的请求。

    是以，采取超声波水位流量计与渠道量水建筑物相结合，进行流量计量是异常经济靠得住的，并且是切实可行的。

    4 渠道量水解决筹划分析

    4.1南干渠量水解决筹划

    南灌干渠渠首建有巴歇尔槽，但因为建筑尺寸不规范，其量水精度将受到较年夜影响，直接采取原流量公式计算流量会产生较年夜误差。是以我们应用已有巴歇尔槽作为断面控制，以2006-2008年积聚的183次流速仪测流材料为基本，分析建立水位~流量关系，经误差分析合格后用于该渠道量水。

    （1）数据分析处理。对2006-2008年积聚的183次测流材料采取渐近法进行回归分析，有效点据为109个。水位~流量关系式为：Q=1.215H3.4509。

    （2）误差分析成果。累积频率95%的误差为4.850%，累积频率75%的误差为3.290%，平均误差为2.174%，体系误差为0.033%。知足流量不雅测请求。

    （3）结论。在保持原渠道工程及巴歇尔量水槽不变的情况下，可以应用原水尺进行量水。实现主动量水可采取流量公式：

    （4）应用前提。水尺的地位和零点不变。

    4.2 中干渠量水解决筹划

    中干渠首建有无吼段量水槽，比较规范。积聚原始流量不雅测数据56次。经分析，数据材料分布规矩。建议应用原有公式进行流量测算或根据56次不雅测数据从新分析水位~流量关系，建立新的流量公式推算流量。

    （1）数据分析处理。对56次测流材料进行回归分析，全部为有效点据。分析得出水位~流量关系式为：

    （2）误差分析成果。累积频率95%的误差为2.352%，累积频率75%的误差为0.595%，平均误差为0.613%，体系误差为0.005%。知足流量不雅测请求。

    （3）结论。在保持原渠道工程及无喉段量水槽不变的情况下，以下2种办法均可用于实现主动量水，量水筹划可以任选其一：（1）应用原有公式进行量水；（2）应用新公式Q=3.8345H 1.5484进行量水。

    （4）应用前提。水尺的地位和零点不变。

    4.3 北干渠量水解决筹划

    北干渠前段为暗渠，渠道深度1.85m，渠道桩号0+000~0+889段的平均纵坡为1/3000，量水断面处（桩号0+065.5）的渠底高程比渠首（桩号0+000）处高0.23m。桩号0+115以下的渠道纵坡约为1/1500。

    根据该渠道的工程前提情况，该渠在经由过程正常输水流量0.9m3/s时，水深为0.89~0.90m，渠道超高约为0.95m，许可澭水的高度较年夜。量水筹划拟在原量水断面处设置全宽薄壁堰。为包管流量测算精度，采取自由流态设计。

    4.3.1 构造设计

    经设计计算，全宽薄壁堰高度P1=0.6m，宽度与量水断面处的渠道宽度一致，即B=2.15m。

    （1）全宽堰的堰上水舌与行近渠道等宽，没有侧紧缩现象。使水舌下保持为年夜气压力，需在堰槛下的两边侧墙上各开一个通气孔，如图2所示。通气孔的面积为最年夜水头时堰上过水断面积的1/10~1/20。

图2 全宽薄壁堰

    （2）堰顶应经常保持优胜的外面光洁度。薄壁堰的堰口宜用工厂加工的整体金属构件，或用不锈钢、低炭钢或铸铁加工的堰板（钢板厚度在5mm以上为好，以包管它有足够的强度和韧度），薄壁堰的堰顶外面光洁度应相当于滚轧金属板的光洁度。

    （3）堰板强度应能遭受最年夜流量而不致变形或破坏，建议采取角钢加肋。

    （4）堰顶厚度应为1~2mm。堰板厚度年夜于1~2mm时，堰口要加工成锐缘，倾斜面鄙人流，斜面与缺口顶面及侧面的夹角不小于45°。

    （5）堰板上游的行近渠道两侧墙应竖直并互相平行，外面平整滑腻。

    （6）水尺设置地位在堰板上游，与堰板安装地位的距离为2m。

    4.3.2 流量计算

    采取肯斯瓦特-卡特公式：

    式中：Q为过堰流量，m3/s；Cd为流量系数；g为重力加快度，m/s2；B为堰口宽度，m；h为实测的堰上水头，m；P1为相对于上游渠底的堰顶高度，m；he为有效水头，m，he=h+kh，kh=0.001m，可忽视，即he»h。

    公式实用前提：h/P1≤2.5；h≥0.03m。

    当B=2.15m，P1=0.60m时，流量公式为：

    精度：全宽堰的测流精度重要取决于水头不雅测和宽度测量的精度，以及所采取的流量公式和流量系数是否合适。若按规定的请求进行安装，在公式实用范围内，流量系数所引起的不肯定度XCD（置信程度为95%）为：①h/P1<1时，XCD≤1.5%；②h/P1=1~1.5时，XCD≤2%；③h/P1=1.5~2.5时，XCD≤3%。

    4.3.3 安装养护

    （1）全宽堰必须竖直并垂直于渠道边墙，堰板与渠道边墙及底板的交代处必须稳定和不透水，迎水壁面应滑腻平整。各部分装配应精确稳定，且不致因水流和温度的变更而腐化变形。    

    （2）应做好基本处理，包管安装质量，不致因各类原因产生倾覆、滑动、断裂、沉陷和漏水的情况。为防止可能产生的下流冲刷，可建造消能池。

    （3）薄壁堰安装后要进行落成测量，经验收合格后方可应用。各部位尺寸的许可误差应相符下列规定：①堰宽的许可误差为0.2%，该宽度的且最年夜绝对值不年夜于0.01m；②堰高的许可误差为设计堰高的1%，且最年夜绝对值不该年夜于0.002m。    

      （4）堰槽在应用时代应留意养护防止破坏，要有有效的防淤防腐防冻和防裂办法。要经常检查校测，防止变形，保持各部位尺寸的精确和外面优胜的光洁度，当产生槽底淤积或堰顶上粘贴有漂浮物时应及时清洗。    

    5 应用后果评价

    我们本次扶植的渠道流量计量体系经由一段时光的应用，其精度和稳定性都能达到应用的请求，与灌区汗青数据根本吻合。并经由过程和调剂治理体系相结合，进步了灌区的治理效力，为灌区调剂决定计划供给了稳定靠得住的根据和先辈的手段。

   ，热像仪具有多功能,高清晰度及高性能的特点; 采取超声波水位流量计与量水建筑物相结合的办法来计量水量在经济性、实用性、稳定性等各方面都是值得推广的。

    一般灌区在渠道上都有自建的量水建筑物，采取超声波水位流量计投资少、奏效快，能与灌区原有的计量工作结合起来。