4.11　明渠流量计

测量非满管状态下水流流量的仪表称为明渠流量计，主要用于城市供水引水渠、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。

工业和公用事业常用的明渠流量仪表按测量原理大体可分为堰法、测量槽法、流速-水位计算法和电磁流量计法。

4.11.1　明渠流量仪表原理及特点

（1）堰式流量计

堰式流量计由堰和相应的液位计组成，薄壁堰的测量原理如图1-4-52所示，流量计算式为

Q = Kh n （1-4-42）

式中， K 为流量系数； h 为堰顶水头，即离堰口水位高度； n 为取决于堰缺口形状指数（5/2或3/2）。

表1-4-20为几种堰的流量计算式及适用范围。

注： Q —流量； K —流量系数； h —堰的水头； B —渠宽度； b —缺口宽度； D —从渠底面到缺口下缘高度。

堰式流量计的特点如下。

①结构简单。

②因水头损失大，不能用于接近平坦地面的渠道。

③堰上游易堆积污物，应定期清理。

（2）槽式流量计

常用测流槽存在多种形式。渠道中收缩一段截面积，收缩部分液位低于其上游液位，测量其液位差以求流量的测量槽，称作文丘里槽。还有适用于矩形明渠的巴歇尔槽（Parshall flume，简称P槽），适用于圆形暗渠的帕尔默·鲍鲁斯槽（Palmer Bowlusflume，简称PB槽）。欧洲文丘里槽用得较多，我国则以P槽和PB槽居多。

①P槽　P槽外形如图1-4-53所示，喉道宽25mm～15m，已有定型尺寸。

P槽可用钢板或木板制成，也可在现场用混凝土浇制。目前已有用聚氯乙烯塑料或玻璃钢制成的定型商品。原理上喉道存在流量上限，喉道液位 h b 与收缩段液位 h a 的比值（ h b / h a 称作淹没比）应小于规定值，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，甚至无法测量，此时可在测量扩散段水位 h b 后，参照JJG7117.1.4～7.1.6所列图表计算流量。

P槽流量计特点如下。

a. 水中固态物质几乎不沉积，随水流排出。

b. 水位抬高比堰小，仅为1/4，适用于不允许有大落差的渠道。

②PB槽　P槽不能用于圆形暗渠，PB槽为圆形暗渠专用。圆形断面收缩成倒梯形喉道，喉道部产生射流（平均流速比水面传播的水波速度快的流动），测量上游侧水位 h a ，求取流量 Q

式中，系数 C 和指数 n 取决于PB槽口径和各构件形状尺寸的常数。倒梯形喉道的PB槽， n 大约为2。

PB槽的特点如下。

a. 在维持自由水面流的管渠内，管壁粗糙度等条件变化会导致流量值变化，而PB槽几乎不受管壁粗糙度等条件变化的影响。

b. PB槽的水头损失在非满管流仪表中属于较小的，喉道部槽顶清洗不会形成污物沉淀和堆积。

c. 作为渠道不发生射流的条件，PB槽上游暗渠坡度应在20/1000以下，然而实际渠道一般不会超过该坡度值。

d. 渠道下游侧水深应小于上游侧水深的85%。

4.11.2　明渠流量仪表选用

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。

①水路大小、形状、流速范围、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，其要求参照超声流量计和电磁流量产品要求。

常用渠用流量仪表适用范围和性能比较见表1-4-21。