玻璃钢巴歇尔槽

作者：通丰环保来源：成巴发布时间：2018-01-02 14:39 浏览量：

描述

标准化废水排放口—巴歇尔堰槽
安装使用说明书
参照标准：中华人民国城镇建设行业标准《城市排水流量堰槽测量标准—巴歇尔堰槽》
CJ/T3008.3—1993中的有关条目。
一、概述
非满管状态流动的水路称作明渠(Open Channel)，测量明渠中水流流量的仪表称作明渠流量计。明渠流通剖面除圆形外，还有U形、梯形、矩形等多种形状。
水路按其形态分类，各形态如下图所示。ISO通常称之为满水管为封闭管道，流动是在水泵压力或高位槽位能作用下的强迫流动。明渠流则是靠水路本身坡度形成的自由表面流动。
明渠流量计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。本文重点讨论巴歇尔堰槽的安装和流量测量的方法和仪表，不包括较大型的水利工程和农业灌溉用的流量测量方法。
二、量水堰槽的测流量原理
明渠的流量越大，液位越高；流量越小，液位越低（参见图1）。对于一般的渠道，液位与流量没有确定的对应关系。因为同样的水深，流量的大小，还与渠道的横截面积、坡度、粗糙度有关。在渠道安装量水堰槽（参见图2），由于堰的缺口或槽的缩口比渠道的横截面积小，因此，渠道上游水位与流量的对应关系主要取决于堰槽的几何尺寸。同样的量水堰槽放在不同的渠道上，相同的液位对应相同的流量。量水堰槽把流量转成了液位。通过测量流经量水堰槽水流的液位，可以根据相应量水堰槽的水位-流量关系，求出流量。

量水堰槽的水位—流量关系可以从国家计量检定规程《明渠堰槽流量计》JJG711—1990中查到。本文摘抄了一些常用的类型附后。
每种类型的量水堰槽，都有自己的固定水位—流量对应关系。确定水位—流量关系时，三角堰要求要有渠道宽B、开口角度、上游堰坎高p的参数；矩形堰要有渠道宽B、开口宽b、上游堰坎高p的参数；而巴歇尔槽只要求有喉道宽度的参数b。
三、巴歇尔堰槽的构造
选择量水堰槽的种类，要考虑渠道流量的大小，渠道水的流态，是否能形成自由流。流量小于40升/秒时，一般应使用直角三角堰。大于40升/秒，一般应使用巴歇尔槽。流量大于40升/秒，渠道水位落差又较大，可以使用矩形堰。安装堰板后，要在堰板堰口的下游能形成“小瀑布”。量水堰槽可以用玻璃钢制作，也可以采用其它材料，加工尺寸要准确。三角堰和矩形堰的堰口是关键尺寸，要更准确。朝向进水一侧表面要平滑。巴歇尔槽尺寸要准，表面要平滑。喉道部分是关键尺寸，要更准确。
总之，巴歇尔堰槽的各部位尺寸，要严格按照规中的要求，不能四舍五入，也不能化零为整。
3.1 巴歇尔堰槽 (Parshall flume，简称P槽) 结构及尺寸
巴歇尔槽的构造如图3。喉道宽从25mm至15m，已有定性尺寸。流量和喉道上游液位间的关系式中，系数和指数均因规格而异。P槽可以用钢板或玻璃钢制成，对精度要求不高的也可以用木板制作。也可以在现场用混凝土现浇。国已有用聚氯乙烯塑料或玻璃钢制成的定型商品。对表面粗糙度和尺寸公差ISO—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，喉道液位与收缩段液位的比值(称作淹没比)应小于规定值，否则便成为淹没流，且喉道应规定最高水位。
     若P槽下游侧水位显著上升（例如涨潮，汇合支流流量剧增）会产生测量误差，有时甚至无法测量，此时可在测量扩散段水位后，参照JJG 711 7.1.4～7.1.6所列图表计算流量。
    P槽流量计的特点是：
    1）水中固态物质几乎不沉积，随水流排出；
    2）水位抬高比堰小，仅为1/4，适用于不允许有大落差的渠道。

巴歇尔槽水位—流量关系一般是形如：根据喉道宽“b”，从“附录二、巴歇尔槽水位—流量公式”中找出对应的公式，代入水位值，求出对应的流量。表1、2、3分别是喉道宽为0.025m，0.051m，2.1m巴歇尔槽的水位流量对应关系。
表1     喉道0.025米巴歇尔槽水位流量对应表    水位单位：米   流量单位：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米巴歇尔槽水位流量对应表水位单位：米流量单位：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米巴歇尔槽水位流量对应表水位单位：米流量单位：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、选型考虑要点
4.1 概述
针对城市供水引水渠、工业引水和排水渠、污水治理渠道等流量测量特点，应考虑以下因素选择合适的测量方法。
    1）水路大小和形状，流速围，最大流量和最小流量；
    2）测量精确度要求；
    3）流量计设置场所和环境条件；
    4）液体状况，洁净程度，含有固相浓度，腐蚀性；
    5）现场允许落差（或升高水位）和渠道坡度；
    6）与液体接触的仪表零部件材料；
    7）选用超声流速计和电磁流速计时要分别对液体浊度或电导率作调查，其要求可参照超声流量计和电磁流量计要求。
4.2 估算渠道流量和抬高水位
对于新建单位可通过工艺流程计算渠道流量与拟安装位置，再选定仪表规格。对于老企业添置仪表要估计既有渠道流量和确认仪表上游允许升高水位；即确定流量仪表规格和流量围，要取决于渠道峰流量和允许升高水位两个因素。
4.2.1估计峰流量
4.2.2 确定抬高水位
除流速-水位流量计和非满管电磁流量计外，渠道安装流量计后其上游均要抬高水位。对于新设计的渠系可按测量流量围和周边环境条件全面考虑确定升高水位高度。对于现有渠道在选定流量计时，要考虑上游渠系水位抬高后的影响（如水位是否会漫溢出渠道），然后再按确定的水位升高高度和峰值流量值选定仪表规格。
各类量水槽的特点前表已有所论述，现在做综合比较。
    1）水头损失或上游侧抬高水位
流速—水位法没有因测量带来水头损失，其余几种方法渠道均要被截流或装入一段流量检测件段，抬高上游水位。潜水电磁流量计由于可装分流模型，升高水位可比较灵活地选择。
    2）安装方便性
流量检测件本身和安装以槽为复杂，堰和潜水电磁流量传感器相对简单。但槽本身不会带来固体颗粒的沉积，比较适用于污水的排放。
    对已有渠道改造，安装流量检测件时挖掘工程量大，特别是暗渠要设置检查井（阴井），往往成为否定选用方案的原因。
    除潜水电磁法外，其他各类方法上游均有顺直渠道(行近渠道)要求，这给选择测量点位置带来许多制约条件。
五、巴歇尔槽材质选择
目前市面上巴歇尔槽材质大部分采用PVU玻璃钢复合增强合成材料、不锈钢材料、镀锌材料、混凝土材料、塑料材料等，根据使用环境条件选择适合的成品材料，使用广泛、性价比高的以PVU玻璃钢复合材料居多，不同材料优缺点：由于镀锌钢板的耐腐蚀性差和普通塑料的变形大，应用很少，不做比较。

序号	材料名称/性能特点	玻璃钢PVU复合材料	304不锈钢材料	混凝土结构材料
1	物理性能	强度高、耐温，不易变形，尺寸稳定，不易附着污染物在上面，易清洗。	强度高、耐温，不易变形，尺寸稳定；	强度好，不易变形；污染物不容易清洗。
2	化学性能	耐酸、碱、盐的腐蚀	不耐氯离子类酸、碱、盐的腐蚀	不耐腐蚀，易渗漏污染环境，计量不准
3	使用寿命	15年，尺寸控制标准，计量准	根据使用环境变化，使用寿命3-5年、焊缝易渗漏污染环境，计量不准	1-3年，易腐蚀造成渗漏，影响计量
4	价格	低	中	现场施工成本高

六、安装技术参考
流入侧水路的流速分布要影响测量精度，因此要注意以下各点：
    1）要有一段截面积不变的直渠道。在急弯道或与支路汇合产生局部混合流动时，至少要有10倍喉宽长度的顺直渠道，尽可能更长些。
    2）渠道与槽本体连接部位底平面要有1：4的斜率，侧壁要有曲率半径为2倍以上最大流量水位高度的曲面，或与中心线成450倾斜的平面。
    3）如渠道某处产生水力学水跃现象时，槽体应远离该处，至少应装在有30倍最大流量水位高度距离的下游。
    4）为改善流动条件，可在水位测量点上游10倍最大流量水位高度的距离设置整流板或消能池。
    5）设置槽体后渠道上游水位升高，注意防止水溢出渠道，必要时按现场条件挖深渠道或加高渠侧壁。流出侧水路要注意勿使其产生淹没流或逆向流，注意清除堆积物。

槽本体流动状态要注意以下两点：
    1）喉道处的流动必须是临界流。为满足喉道段水位hd和收缩部水位h的比值（即淹没比）符合规                定值，槽顶要有一定高度。并且停止流动时流出端水位不超过槽顶。
    2）要检查和确认安装后状态和尺寸；
   • 收缩部底面（即槽顶）的水平；
    • 喉道两侧平行度和垂直度；
    • 渠道中心线和槽本体流动方向中心的一致性。

水位计安装要注意以下各点：
    1）直线测量水位测量位置应在槽本体中心线和导水口垂直交点，安装时液位计应尽量接近该点。
    2）间接测量间接测量需设静水井和导水管，应注意以下事项：
    • 静水井应尽可能靠近槽本体垂直安装，静水井底部应低于槽顶；
    • 为清除静水井底部沉积物，应设排污阀和冲洗用水管；
    • 导水管径原则上为20～50mm，导水管距离较长时应选择较大径。
    3）零点设置液位计的零点应以槽顶为设定零点。

详细安装技术说明见CJ/T 3..8.3-1993(附后)。

附录一、巴歇尔槽构造尺寸
                                                                      单位：米

类别	序号	喉道段			收缩段			扩散段			墙高
类别	序号	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
标准型	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

附录二、巴歇尔槽水位-流量公式

类别	序号	喉道宽度 b(m)	流量公式 Q=C*hn (L/S)	水位围 h(m)		流量围 Q(L/S)		临界淹没度%
				水位围 h(m)		流量围 Q(L/S)
				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
标准型	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
	25	15.24	35410h1.6	0.09	1.83	750.0	93040	0.8

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