1、黑龙滩杨柳引水渠流量监测仪器选型及安装实施方案北京金水中科科技有限公司一、 基本概况黑龙滩杨柳引水渠全长 3.6 公里，设计流量 35.0 立方米/秒，边坡左岸 0.72，右岸.055，底宽 9 米，渠顶宽 16.3 米，最大流速约1.0 米/秒，通水时间为每年 300 天左右，每年径流约 30000 万。过去流量计量一直沿用水位法，即通过测量水位来换算流量，其水位与流量呈现固定的关系曲线；但在下游修建电站后，出现了雍水现象，水位流量关系不再成立，流量计量方法需改用流速面积法，计量设备也得重新选择安装。二、测流技术方案1. 流量计选型渠道流量计量方法主要有水位法与流速面积法：水位法是通过测量量
2、水建筑物的上游（或上、下游）水位并经经验公式或实验曲线换算成流量来实现计量的。因此水位法流量计需要修建量水建筑物，且精度不高，当渠道沿程水头差较小时，量水建筑物会产生水头损失而影响渠道过水；另一方面当量水建筑物下游附近建有闸门等挡水建筑物时会在量水建筑物处形成淹没出流，此时测量精度会大幅下降。流速面积法则不需修建量水建筑物，通过测量过水断面面积（实际上过水断面面积是通过测量的水位来换算求得的）与断面流速来求得流量，并且精度高，且不受下游顶托水的影响。流速面积法主要有可选设备有四种：固定式 ADCP 法多普勒超声波法（纵向发射）超声波时差法由于本次监测渠道水流的水质含有较多杂质，因此不适合选用超
3、声波时差法；考虑水位变化很大，不宜使用固定式 ADCP 法（此种方式的精度受水位变化影响很大）；因此选用多普勒超声波法（纵向发射），此法产品国内只有北京金水中科科技有限公司开发生产的 HOH-L-01 型多普勒超声波明渠流量计一种，其在技术性能与国外同类产品一样的情况下，极具价格竞争优势。设备结构如下图：2输数据传通讯方案有四种大类可选：a.有线方式:电缆、光缆b.无线超短波电台:230Mc.无线宽带通讯:CANPYd.公网通讯：GPRS 、GSM考虑造价及维护费用，选择公网通讯，考虑流量数据需实时上传且上传时间间隔较短，故本方案中采用公网的 GPRS 数据通讯3.电源由于测流现场均为野外，无
4、明用电可用，因此通讯设备的供电采用大蓄电池或太阳能电源方式，考虑蓄电池需一个月维护一次，由于测点多而分散，维护工作量很大，所以采用太阳能电源方式。现场由于没有建筑物可用，考虑防盗需求，需要在测点旁竖立电杆以便架设太阳能板及其他现场设备。4.监控软件监控软件安装于管理站专用服务器上，并将依照国家防汛指挥系统工程实时水雨情库表结构制订的相关标准水情实时数据库，同时提供基于 WEB 方式的浏览、查询及统计等功能，具体如下：a.数据采集功能：b.用水户管理:d.权限管理:e.统计分析功能以报表形式显示各用水户的用水流量及累积用水量、各用水户用水量的对比分析统计各用水户的水费统计分析以及相关的统计分析报
5、表等 一个测点的标准设备配置方案如下表：序号 名称 规格 单位 数量 备注1 超声波明渠流量计 HOH-L-01 套 1包括流速水位传感器与二次仪表,标准通讯线 10 米2 数据电缆线 4 芯,0.5mm 2(带通气孔) 根 1 最长 200 米3安装底座台 14 GPRS 通讯仪 只 15 电源 套 1 DC12V 太阳能供电系统或AC220V 电源6 避雷器 套 1 电源防雷7 保护箱 只 1 放置二次仪表及通讯仪等8 附属土建设施 处 1 安装底座及布置信号线9 监控管理软件 套 110 其他三、系统网络结构示意图其中：流量计由水位流速传感器与终端机（二次仪表）组成；监控管理软件安装于服
6、务器上，BS 结构，管理者可在任何地点上网登录查询及操控；服务器与固定 IP 最好租用电信运营商的。四、设备安装方案1安装位置要求渠道有足够的顺直段，且满足前 10 后 5 的要求（即安装位置上游顺直段长度是渠宽的 10 倍，下游顺直段长度是渠宽的 5 倍）。现场在原测量断面位置下游约 60 米处靠近民房附近的位置基本满足要求，因此设备安装在该位置，如下图：探头在横断面上的安装位置如下图：探头尽量安装于渠道的底部，在有淤积的情况下可适当抬高安装位置 1020 厘米。2安装方式有固定安装与便携式安装两种方式1）固定安装：探头直接固定于渠道底部，电缆线从渠道底部沿渠壁引出。优点是安装质量高、不易挂
7、草等；缺点是安装与维修时均需停水作业。2）便携式安装 ：水下探头及电缆线安装于可拆卸支架上，再将支架安置与渠道内。优点是维护与安装均很方便且不需停水作业；缺点是支架本身可能容易挂草等。考虑现场不宜经常停水及探头容易挂草及维护方便等因素，且这次为实验性安装，因此采用便携式安装方式。便携式安装采用镀锌管支架，探头安装固定于支架上，电缆线从镀锌管内部引出到水面以上，具体如下：镀锌管沿渠壁延伸到渠底，再水平延长 1 米，然后向上游伸出约 30公分，在其上焊接一钢板用以固定流量计的水下探头，通信电缆线沿镀锌管内部引出水面；镀锌管由其水上部分的固定横翼通过螺栓固定于渠壁上。3施工安排施工分两步进行：预先制作安装支架与现场安装。安装支架需提前按现场尺寸定做，现场安装时需停水作业，大约需 1 天时间。施工现场需提供 220V 电源（施工电钻用电） ，当上位机安装位置没有保护管理房时，需在渠堤上修建简易保护建筑物或保护箱。施工日期：5 月 23 制作支架，5 月 25 现场安装。五、设备性能及监控软件简介1、HOH-L-01 多普勒超声波明渠流量计仪器结构如下图，其中探头安装于渠道底部或侧壁，终端机置于控制箱与通讯设备相连。仪器结构图
