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运河流量自动监测站建立与实现技术 赵德友 （江苏省水文水资源勘测局，江苏南京 210029） 摘 要：随着江苏省南水北调、通榆河北延及走马塘等水资源配置工程开工建设，对水量的配置、监控、调度、管理和考核 提出了更高要求，要求在市 (县)际行政交接处和工程控制节点处进行流量自动、连续、在线监测及控制。目前江苏省流量测 验主要是采用水文缆道、船测等传统方式和手段，测验强度大，间隔时间长，工作效率低，无法实现连续、自动、实时、在 线监测目标。为此，江苏省于 2004 年引进德国超声波时差法测流仪，在徐州市运河水文站进行了探索性试验和研究，取得 了很好效果。本文着重从测验河段选择、断面及测验平台设计、安装调试及比测率定、应用维护等方面进行研究与探讨，以 期为水资源配置工程水量测量自动化提供借鉴。 1 时差法工作原理 1.1 工作原理 设置单层或多层超声波换能器斜交叉布置在河两岸，超声波换能器由二次仪表控制，从河道的一岸顺 流发射超声波，另一岸接收，然后再反向进行工作，根据顺、逆流传输测到的时间差即可计算出相应水层 [1] 的平均流速，其工作原理如图 1 所示 。 河岸 换能器B 河宽 θ V 水流方向 L L-换能器之间距 离及传播路径 换能器A 河岸 图1 时差法测流原理图 设超声波在静水中以恒定的速度 C 传播。在有流速 ν的河流中，顺流传播时，传播速度就应是C+ ν; 逆流传播时，传播速度应是 C- ν。 实际应用时，在河道两岸安装 1 对超声换能器，2 岸间要有电缆相连，超声波信号从 A 换能器发射， 由B 换能器接受，所需传播时间为 t ，则有下式： 1 1 L (CV cos) （1） 式中：L 为 A、B 两换能器之间的距离；C 为超声波在水中传播的速度； ν为河道水流平均流速； θ为声波 路径与水流流向之间夹角。 相反，声波信号从 B 换能器发射，由 A 换能器接受，所需传播时间为 t ,则有下式： 2 2 L (CV cos) (2) 由式(1)、（2）可得： 300 L 1 1 V 2 cos [1  2 ] （3） 超声波换能器安装固定后，L 和 θ是常数，只需测量顺水发收时间 t 和逆水发收时间，就可以求得流 1 速平均值。另外 1 个换能器向上发射超声波，遇到水面时反