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流量的测量

发布时间:2016-02-24 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1141

我国目前对CODcr、石油类、Cr6+、Pb、Cd、Hg、As和氰化物实施排污总量控制,而流量测量是排污总量监测的关键,污染调查中流量测量应用的方法主要有以下几种。

1.流速仪法

由于排污管道的截面积和污水排放时间较易求得,所以排水量可通过测量流速然后计算求出。

排水量=流量时间=流速×截面积×时间

水深大于0.3m,流速不小于0.5m/s时,可用流速仪测量流速。水文测量中使用的流速仪,适用于测量河水的流速,如用于污染源监测,要注意废水可能对仪器的腐蚀,应勤于维护。

常用的流速仪有旋杯式和旋桨式两种,其转速与废水的关系是

U=K(N/t)+C

式中U——废水流速,m/s;

N——旋杯或叶片桨在t时间内的总转数;

t——测量时间,s;

K——比例系数;

C——因摩擦引起的修正系数。

使用流速仪测量流量时,要把流速仪沉降到指定深度,且把流速仪置于正对着水流方向上测定。测量时间越长,流速越准确,最短测量时间不应小于l00s。
在水流方向垂直的截面,水的流速随深度而改变。一般先将水深分成10等分,绘制垂直流速曲线,如图2-5所示,然后计算出图中封闭图形部分面积,再除以水深,便得到垂线上的平均流速。

式中H——水深,m;

ui——水深Hi时的流速,m/s。

这种方法在实际应用时,费时而且麻烦,一般可采用如下简便和迅速的方法。

一点法:u=u0.6

二点法:u=1/2(u0.2+u0.6)

三点法:u=1/4(u0.2+2u0.6+u0.8)

式中u0.2——0.2倍水深位置的流速;

u0.6——0.6倍水深位置的流速;

u0.8——0.8倍水深位置的流速。

据文献报道,将实际测得的流速与上述方法相比较时,一点法误差为2.6%,二点法误差为1.3%,三点法误差为1.8%。二点法较为准确。实际应用时,当水深小于40cm时采用一点法;水深大于40cm时,采用二点法。

2.浮标法

浮标法是一种粗略测量流速的简易方法。在推算和估计水渠(或河段)中的浅水或洪水期间的河流流量时,经常采用浮标法。

选取一段底壁平滑、长度不小于l0m、无弯曲、有一定液面高度的排水渠,经过疏通后,取一小段漂浮物(如木棒、泡沫塑料、小塑料瓶等,最好涂有醒目的颜色),放入流动的废水渠道中,在无外力影响(如风力、漂浮物阻挡等)的情况下,使漂浮物流经被测距离,记录流过的时间,重复数次,取平均值,即流速。然后,再根据水流截面积计算出流量。流速的计算为:

u=aL/t

式中u——流速,m/s;

L——漂浮物流过的距离(水渠测定长度),M;

t——漂浮物通过距离L的平均时间,s;

a——系数。

系数a为平均流速与主轴线表面流速之比,它随水渠(或河道)的宽度、水深、水渠的状况等条件的不同而不同,还由于表面浮漂容易受到风的影响等问题,所以a并不是一个恒定的值,对一般的渠道,取a=0.7。

3.容积法

当废水流量较小时,可在废水出口处或废水水流有落差的地方,利用容器接流方法测定流量。

通常使用的容器有水桶(数升到数十升)、汽油桶、石油桶等,在测定流量时,选择将水装满需要时间在20s以上的容器,把流水的滋流口或水渠中形成适当落差的地点作为流量测定点。将容器放在流水降落地点的同时,卡上秒表,测定容器中装至一定体积水所需的时间。重复测定数次,求出其平均时间,然后根据容器的容量,计算出流量。

Q=V/t

式中Q——流量,m3/5;

V——容器的容积,m3;

t——接流时间的平均值,s。

4.溢流堰法

在水沟或水渠中设置一定形状的开口墙或板拦住水流,水由开口断面自由溢流,这种开口墙或板就是堰。上游水头和水流过的开口断面的大小、形状与流量之间存在一定的关系,溢流堰法就是根据它们之间的这种关系来测定流量的一种方法。

薄壁堰是废水流量测定中常用的量水设备,具有使用方便、测流精度高等优点,适用于现场或实地测定小明渠水流或废水流量。薄壁堰根据溢流口的形状不同又可分为多种堰,环境监测中常用三角堰和矩形堰。下面以三角薄壁堰为例介绍溢流堰法测定流量的方法。

三角薄壁堰是废水测流中最常用的实用测流设备,如图2-6所示,使用方法简单,测定准确度较高,因而获得广泛应用。实际测量中常用直角薄壁三角堰,适合于水头在0.054-0.35m,流量小于0.lm3/s的废水流量的测定。其流量计算公式为:

(1)当水头H为0.02-0.20m时

Q1=1.41H2.5

式中Q1——流量,m3/s;

H——堰的几何水头,m。

(2)当水头H为0.301-0.350m时

Q2=1.343H2.47

(3)当水头H为0.20-0.300m时

Q3=(Q1十Q2)/2

直角三角薄壁堰流量的另一个计算公式为:

Q=KH2.5

式中K——流量系数,K=1.353+0.004/H+(0.14+0.2√D)(H/B0-0.09)2;

D——从水渠底面到溢流口底部的高度,m;

B0——水渠的宽度,m。

此公式的适用范围是:B0为0.5-1.2m;D为0.l-0.75m;H为0.07-0.26m(要求H≤1/3B0)。

(4)测量注意事项

①量水堰应设置在渠壁平整、水流呈直浅流动的直段内,直段长应大于堰上最大水头的5倍以上,堰板垂直设置,不得渗漏,并保证堰口中心与上游水流中心一致。

②水舌下空气应保持自由通路,对于自由出流,堰下水位应保持低于堰顶。

③测量过堰水头H时,应在堰口上游大于3H处进行。

④在两明渠汇流处不宜设置量水堰,当水流量大于0.15m3/s时,不宜在排水渠中临时安装堰板。

5.其他测定方法

现已生产多种规格的污水流量计,测定流量简便、准确。例如,WML型污水流量计的测定范围为1-6000m3/h;WMJ-II型污水流量计测定范围为10-400m3/h等。此外,还可以用压差法、根据工业用水平衡计算法或排水管径大小测量法估算污水流量。

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