[摘要]水是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略性資源之一。加強對水資源的計量管理對水資源的科學管理有著重要的意義。本文通過對天津市引灤隧洞管理處進口水文站的瑞士產RISONIC 2O0o型超聲波流量計與流速儀測流兩種計量手段的分析對比。驗~RISONIC 2000型超聲波流量計的流量測驗精度，推廣超聲波流量計在輸水明渠的測驗經(jīng)驗。
1實驗測站簡介
天津市引灤隧洞進口水文站是天津市引灤工程輸水渠道上的*個水文站，肩負著引灤輸水計量任務。設立于1983年8月，1994年3月經(jīng)天津市*批準為國家二級水文站，進行水位觀測和流量測驗。進口水文站與大黑汀水文站共用 個測流斷面，同時進行觀測，以保證輸水計量的精度和一致性。現(xiàn)在的測流斷面位于大黑汀水庫分水閘下200m的人津渠明渠段，始建于1994年底。斷面上游為彎道，斷面處在彎道以下100m處的平直渠道上，其下為隧洞暗渠進口。輸水明渠為砼矩形渠道，測流斷面處渠寬5．7m，一般輸水時水深3～4m。測流斷面形狀規(guī)整，無沖淤變化。

2珊士產RISONIC=ooo~超聲波流量計測流原理及方法
設超聲波在靜水中傳播速度為C，聲路長為Lw，水流速度平均速度為 。

進口水文站明渠兩側分別裝有八個換能器（探頭），換能器為壓電晶體，壓電晶體具有聲能和電能相互轉換的特性，處理單元發(fā)送一個電信號給換能器1，換能器1把電能轉換為超聲波，換能器2接收到超聲波時，它能立即產生一個電動勢送到處理單元，處理單元便可測出超聲波的順流傳播時間t12，同理當換能器2發(fā)射超聲波時，換能器l接收，可計測出超聲波的逆流傳播時間t21。

 當換能器1向換能器2發(fā)射超聲波時（順流），超聲波在順流中的速度V1為靜水流速加上水流速度分量。V1=C+ COSφ

當換能器2向換能器1發(fā)射超聲波時（逆流），超聲波在逆流中的速度v2為靜水流速減去水流速度分量。即V2=C-COSφ

根據(jù)聲路長Lw，可計算出超聲波順流傳播時間t12=Lw/v1

根據(jù)順流，逆流的傳播時間可計算出傳播時間差，然后設備根據(jù)該時間差可計算出水流的平均流速。
為了減少不確定的流速剖面，同時為了即使在惡劣的流態(tài)條件下也能獲得高精度的流量數(shù)據(jù)，進口水文站采用多聲路配置。進口水文站共設置了8個聲路，在正常水位下能夠全部工作。
在多聲路測量中，使用 平均斷面法”，即測量從水表到渠底之間的若干層的流速進行平均，總流量Qtot~根據(jù)下列關系式得出：

底部流量Qbottom是指zui低聲路之下的底部面積乘以底部流速得出的流量，其中底部流速是指通過渠底摩擦系數(shù)校正過的zui低聲路流速；頂部流量QcDp是指zui高聲路之上的頂部有效面積乘以頂部流速Vtop~出的流量，Vi41~表第廬路的流速，A（五）代表第i聲路之下的橫截面積。
3使用流速儀測流方法
進口水文站的主要測驗設備為日記式自記水位計和流速儀測流纜道（跨渠鋼梁懸桿纜道）。懸桿纜道有定位準確、無偏角影響、儀器不受干擾等優(yōu)點，其測寬、測深和流速儀定位誤差均控制在1 藝內。規(guī)整的砼矩形斷面無沖淤變化，懸桿纜道定位準確，易于將測寬和測深誤差控制在允許范圍內。保證了測驗精
度。進El水文站一直采用五條垂線、每條垂線上五個測點的方法。測點歷時lOOs，保證了流量測量的精度。流量測驗中按《河流流量測驗規(guī)范））GB50179—93執(zhí)行。根據(jù)實測流量，繪制水位流量關系曲線。進口水文站水位流量關系基本保持穩(wěn)定。日輸水量采用自記水位計摘錄后面積加權法計算。4兩種測驗成果比較從理論上講超聲波流量計測量原理與傳統(tǒng)的轉子式流速儀法基本相同，都是將測流斷面而分成若于個子斷面，在每個子斷面內分別測量垂線處多點流速并測量水深、從而得到子斷面內的平均流速和流量．再將各子斷面的流量疊加得到整個斷面的流量。但不同的是轉子式流速儀測流時間長。修定水位*量關系曲線后，水位與流量成單一對應關系。而超聲波測流時間快，每秒就測出一個流量。在一個水位就有多個流量，且多個流量間不斷發(fā)生變化。單就流量對比很難說明問題。但我們可以通過一段時期l的輸水量進行對比。通過對天津市引灤人津隧洞進口水文站2007年下半年的一次輸水過程的兩種測驗手段測得的水量比較．從中可以看出兩種測驗手段測得的日輸水量相對誤差相當小，在0．3-3％ 之間。整個通水過程（2007年10月10日一2007年12月7日）總量的相對誤差為1．64％ 。
5結語
本次比測研究結果表明：由瑞士產RISONIC 2O0o型超聲波流量計測得的輸水量，與轉子式流速儀和日記式水位算得的流量相對誤差為1．64％。達到水文站的測驗精度要求。超聲波流量計的測流原理及應用方式具有廣泛的應用前景，可以相信，隨著科技的進步和新測流技術標準的出臺，超聲波流量計能夠在水文測驗中廣泛應用，充分發(fā)揮其“快速、準確、及時、安全 的優(yōu)點，勢必加快水文現(xiàn)代化的步伐，為今后水資源管理，為防訊抗旱、合理開發(fā)、利用、管理水資源和保護水環(huán)境發(fā)揮重要作用，對促進國民經(jīng)濟建設和社會發(fā)展具有可利用的價值.