巴歇爾槽（Parshall flume）是一種基于明渠流體力學(xué)原理的流量測量裝置,，通過收縮段與擴(kuò)散段的幾何構(gòu)造,，使水流形成穩(wěn)定的液位 - 流量關(guān)系,，無需外接動(dòng)力即可實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量。其名稱源于美國土壤學(xué)家羅伯特?巴歇爾（Robert L. Parshall）1920 年的發(fā)明,，目前廣泛應(yīng)用于污水,、雨水、灌溉水等明渠流量監(jiān)測場景,。
[進(jìn)口段] [收縮段] [喉部] [擴(kuò)散段] [出口段]
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│ 漸縮 │ │ 斜壁 │ │ 喉 │ │ 漸擴(kuò) │ │ 平直 │
│ 矩形 │ │ │ │ 部 │ │ │ │ │
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上游水位H1 喉部收縮點(diǎn) 喉部水位H2 下游水位H3
關(guān)鍵部件：
進(jìn)口段：矩形截面，引導(dǎo)水流平穩(wěn)進(jìn)入,；
收縮段：兩側(cè)壁傾斜（通常 1:4 斜率）,，使水流加速；
喉部：截面最?。ň匦位蛱菪危?，形成臨界流狀態(tài)；
擴(kuò)散段：漸擴(kuò)結(jié)構(gòu),，防止下游水躍影響測量,。
當(dāng)水流通過喉部時(shí)，因過流斷面縮小,，流速增大,、壓力降低，形成 “縮流” 現(xiàn)象,；
根據(jù)伯努利方程,，喉部前的水位（H1）與流量 Q 滿足經(jīng)驗(yàn)公式：
Q = C × H^n（C 為流量系數(shù)，n 為指數(shù),，與喉部尺寸相關(guān)）,；
典型公式（適用于標(biāo)準(zhǔn)巴歇爾槽）：
| 喉部寬度 B（m） | 流量范圍（m3/s） | 適用渠道寬度（m） | 最小水位 H1（m） | 最大水位 H1（m） |
|---|
| 0.025 | 0.0001~0.002 | 0.15~0.3 | 0.02 | 0.12 |
| 0.076 | 0.001~0.015 | 0.3~0.6 | 0.05 | 0.20 |
| 0.152 | 0.005~0.05 | 0.6~1.2 | 0.08 | 0.30 |
| 0.305 | 0.02~0.15 | 1.2~2.4 | 0.12 | 0.45 |
| 0.610 | 0.08~0.5 | 2.4~4.8 | 0.20 | 0.70 |
| 1.220 | 0.3~1.8 | 4.8~9.6 | 0.35 | 1.20 |
| 2.440 | 1.0~6.0 | 9.6~19.2 | 0.60 | 2.00 |
底坡：進(jìn)口段前 5 倍槽長范圍內(nèi),，渠道底坡≤0.002（水平優(yōu)先），避免水流擾動(dòng),；
襯里：槽體材料需抗腐蝕（如不銹鋼,、混凝土內(nèi)襯瓷磚），粗糙度系數(shù) n≤0.014,；
平直段：上游至少 5 倍槽長,、下游至少 3 倍槽長的平直渠道，防止回流影響,。
常用儀器：
超聲波液位計(jì)（非接觸式,，量程 0.1~5m，精度 ±1mm）；
壓力式液位計(jì)（適用于含雜質(zhì)水體,，需定期校準(zhǔn)零點(diǎn)）,；
安裝位置：
上游水位 H1：距喉部上游 (3~4)×B 處，傳感器軸線與槽底垂直,；
下游水位 H3：距喉部下游 (6~8)×B 處,，用于判斷是否發(fā)生淹沒流（H3/H1>0.7 時(shí)需修正流量）。
喉部底面設(shè) 1:50 坡度（向出口傾斜）,，或安裝沖洗水管（壓力≥0.3MPa）,；
進(jìn)口段前端加裝格柵（孔徑≤10mm），攔截漂浮物,。
條件：下游水位 H3 ≤ 0.7×H1，此時(shí)流量僅與 H1 相關(guān),；
計(jì)算示例（以 B=0.305m 為例）：
若 H1=0.3m,，代入公式：
Q=1.359×0.305×0.3^1.569×0.305^0.026 ≈ 0.068 m3/s（即 245 m3/h）。
修正系數(shù) K 與 H3/H1 的關(guān)系（經(jīng)驗(yàn)公式）：
K = 1 - 0.7×(H3/H1 - 0.7)^0.9
修正后流量：Q' = K×Q（Q 為自由流計(jì)算值）,。
系統(tǒng)誤差：槽體加工精度（喉部寬度誤差≤±0.5mm）,、液位計(jì)校準(zhǔn)（每月用標(biāo)尺比對）；
環(huán)境誤差：水溫變化（超聲波液位計(jì)需溫度補(bǔ)償）,、雜物淤積（定期清淤，建議每周 1 次）,；
典型精度：自由流狀態(tài)下誤差≤±3%,，淹沒流修正后誤差≤±5%。
| 領(lǐng)域 | 應(yīng)用特點(diǎn) | 案例參考 |
|---|
| 污水處理廠 | 監(jiān)測進(jìn)水 / 出水流量,，配合 PID 控制曝氣量或藥劑投加量。 | 某市政污水廠用 B=0.61m 巴歇爾槽,，實(shí)時(shí)監(jiān)測 1500m3/h 流量,，數(shù)據(jù)接入 PLC 系統(tǒng)。 |
| 雨水管網(wǎng) | 測量暴雨徑流流量,，評估排水系統(tǒng)負(fù)荷,，預(yù)防內(nèi)澇。 | 城市立交橋下安裝 B=1.22m 槽體,，搭配 GPRS 遠(yuǎn)程傳輸,，實(shí)時(shí)監(jiān)控峰值流量。 |
| 農(nóng)業(yè)灌溉 | 計(jì)量渠系水流量,，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配水與水費(fèi)結(jié)算,。 | 灌區(qū)用 B=0.152m 槽體，配合太陽能液位計(jì)，支持農(nóng)田用水自動(dòng)化管理,。 |
| 工業(yè)廢水 | 高濁度,、含懸浮物水體的流量監(jiān)測（如冶金、食品加工廢水）,。 | 某電鍍廠用不銹鋼槽體（B=0.305m）,，耐酸堿腐蝕，日均流量 800m3,。 |
| 類型 | 巴歇爾槽 | 電磁流量計(jì)（明渠型） | 超聲波流量計(jì)（多普勒法） |
|---|
| 原理 | 液位 - 流量經(jīng)驗(yàn)公式 | 電磁感應(yīng)（流速 × 截面積） | 多普勒效應(yīng)（懸浮物反射） |
| 適用水質(zhì) | 含懸浮物、雜質(zhì)水體 | 導(dǎo)電液體（電導(dǎo)率≥5μS/cm） | 含足夠懸浮物（≥10ppm） |
| 壓損 | 低（無阻擋物） | 中（需安裝測量管段） | 無 |
| 維護(hù)量 | 低（定期清淤） | 高（電極需定期清洗） | 中（傳感器需防污） |
| 成本 | 中（土建成本較高） | 高（設(shè)備成本高） | 中（取決于傳感器精度） |
| 精度 | ±3%~±5% | ±1%~±2% | ±2%~±5% |
國標(biāo)參考：
施工要點(diǎn)：
槽體基礎(chǔ)需澆筑 C25 混凝土,，厚度≥300mm，平整度誤差≤2mm/m,；
液位計(jì)安裝支架需獨(dú)立于槽體,，避免振動(dòng)干擾；
完成后進(jìn)行通水試驗(yàn)：注入 1.2 倍設(shè)計(jì)流量,，觀察水面線是否平滑,，無明顯水躍或回流。
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