明渠中安装多普勒超声波流量计时,怎样固定探头才能防止水流冲击移位?-吉佳水务
来源: | 作者:吉佳 | 发布时间: 2025-12-24 | 0 次浏览 | 分享到:
明渠流量监测中,多普勒超声波流量计探头固定需按水流速度与底质条件分级防护。流速≤1m/s 的硬质底质缓流明渠,采用 “支架固定 + 膨胀螺栓锚固”,搭配不锈钢支架与防护网;流速 1-3m/s 的中速明渠及软质底质渠道,需 “混凝土基座加固 + 三角支架 + 侧拉锚固”,基坑尺寸不小于 50cm×50cm×60cm,养护 72 小时以上;流速>3m/s 的高速或通航明渠,采用 “嵌入式固定 + 防撞护栏”,新建渠道预埋固定座,既有渠道钻孔植筋浇筑混凝土。安装后需校准角度,日常定期清理杂物、检查固定部件,暴雨后重点排查,确保探头防移位、防冲击、防冲刷。

多普勒超声波流量计凭借非接触式测量、适配高含沙量水流、响应速度快等优势,成为明渠流量监测的核心设备,广泛应用于市政排水、水利工程、环保监测等领域。探头作为流量计的核心感知部件,其安装稳定性直接决定测量精度——水流冲击、渠道冲刷、杂物碰撞等因素均可能导致探头移位、角度偏移,进而引发数据漂移、测量失效。因此,针对明渠水流特性选择科学的固定方式,构建多重防移位防护体系,是保障流量监测工作持续高效开展的关键。本文结合不同明渠类型、水流条件,系统梳理探头固定方法及防移位要点,为现场安装施工提供实操指南。


明渠场景差异较大,需先结合渠道类型、水流速度、水深、底质条件等核心因素预判风险,再针对性制定固定方案。从水流冲击风险来看,流速≤1m/s的缓流明渠(如市政雨污合流渠、小型灌溉渠),探头受冲击力较小,重点防范泥沙淤积导致的位置偏移;流速1-3m/s的中速明渠(如城市主干排水渠、中小型河道),水流冲击力较强,需强化固定结构的抗冲击能力,同时抵御漂浮物碰撞;流速>3m/s的高速明渠(如山区河道、泄洪渠),水流动能大,且易伴随漩涡、冲刷,需采用嵌入式、多重锚固等强固定方式,兼顾结构抗冲击与抗冲刷性能。从底质条件来看,硬质底质(混凝土、浆砌石)渠道适配性更强,可直接通过膨胀螺栓、预埋件固定;软质底质(泥沙、黏土)渠道易发生底质沉降、冲刷,需先做基础加固处理,再安装固定装置。

 

硬质底质缓流明渠,可采用“支架固定+膨胀螺栓锚固”的基础方案,兼顾安装便捷性与稳定性。此类场景水流冲击弱、底质坚硬,无需复杂加固结构,核心是保证探头安装角度精准且不易松动。首先需根据测量需求确定探头安装位置:通常选择渠道直段、水流平稳区域,避开弯道、汇流口、桥墩等易产生漩涡、水流紊乱的部位,安装点上游至少保留5倍渠宽、下游保留3倍渠宽的直段长度,确保水流流态稳定。支架选用不锈钢材质(304或316型号),具备耐腐蚀、抗老化性能,可抵御明渠中污水、雨水的侵蚀。支架设计需适配探头尺寸,预留角度调节机构,便于安装时校准探头方向——多普勒超声波探头需与水流方向呈30°-60°夹角(具体角度需参考设备说明书),确保超声波信号能有效反射并被接收。

 

安装施工时,先清理渠道底部安装区域的杂物、浮渣,保证接触面平整、坚实;根据支架固定孔位置钻孔,孔径与膨胀螺栓规格匹配(常用M12-M16膨胀螺栓),钻孔深度需超过螺栓锚固长度至少20mm,避免锚固不牢。植入膨胀螺栓后,需用力拧紧螺母,确保螺栓与硬质底质紧密贴合,无松动间隙;再将支架固定在螺栓上,校准探头角度后锁紧固定螺丝,在螺丝连接处涂抹防锈密封胶,防止长期浸泡导致螺纹锈蚀、松动。为进一步提升防移位效果,可在支架底部增设加固钢板,扩大与底质的接触面积,分散水流冲击力;同时在探头周边安装防护网(孔径≤125px),阻挡漂浮物、碎石直接碰撞探头,减少外力对固定结构的冲击。

 

中速明渠及软质底质渠道,需采用“基础加固+多重锚固”方案,应对水流冲击力与底质不稳定性。中速明渠水流动能较强,单一支架固定易受冲击变形;软质底质渠道底质易沉降、冲刷,基础不牢固会直接导致探头移位,因此需先做基础加固处理,再进行探头固定。对于软质底质渠道,可采用“混凝土基座加固法”:在选定的安装位置开挖基坑,基坑尺寸根据水流冲击力确定,通常长×宽×深不小于1250px×1250px×1500px,开挖后清理基坑内松散泥沙,铺设10-375px厚的碎石垫层,增强基础承载力;再绑扎钢筋骨架,浇筑C30混凝土,混凝土基座顶部需预留预埋螺栓或连接钢板,确保与支架稳固连接。混凝土浇筑后需养护72小时以上,待强度达标后再进行支架与探头安装,避免基础未固化导致整体移位。

 

针对中速水流的冲击风险,支架设计需强化结构强度,可采用“三角支架+侧拉锚固”的双重固定方式。三角支架结构稳定性优于平面支架,能有效分散水流横向、纵向冲击力,支架立杆与斜撑均选用加厚不锈钢管材(壁厚≥3mm),焊接处需做满焊处理,并进行防锈防腐处理。同时,在支架两侧增设侧拉锚链,锚链一端固定在支架顶部,另一端锚固在渠道侧壁的预埋件或坚固构件上,锚链选用高强度不锈钢链条,张紧度适中,可抵御水流对支架的侧向冲击力,防止支架倾斜、移位。探头安装后,需在支架与混凝土基座、侧拉锚链与支架的连接部位加装防松垫圈、锁紧螺母,多重防护避免螺栓松动导致探头移位。

 

高速明渠、易冲刷及通航明渠等复杂场景,需采用“嵌入式固定+防撞防护”的强化方案,最大限度抵御极端工况下的移位风险。高速明渠水流速度快、动能大,且可能伴随漩涡、激流,传统支架固定难以承受冲击;通航明渠存在船舶碰撞风险,需兼顾固定稳定性与防撞性能,因此嵌入式固定成为首选。嵌入式固定方案需在渠道施工阶段提前预埋固定构件,若为新建渠道,可在混凝土浇筑时直接预埋不锈钢固定座,固定座与渠道底质、侧壁形成整体结构,抗冲击、抗冲刷能力极强;若为既有渠道改造,可采用“钻孔植筋+混凝土包裹”方式,在安装位置钻孔植入钢筋,与支架、探头保护壳焊接固定后,浇筑混凝土将固定结构包裹,形成嵌入式锚固体系,使探头与渠道底质紧密结合,从根源上杜绝水流冲击导致的移位。

 

同时,需配套完善防撞、防冲刷防护措施。在探头周边设置防撞护栏,护栏选用高强度不锈钢管材,采用框架式结构,底部与混凝土基座或预埋件固定,护栏高度不低于1250px,间距不大于250px,既能阻挡船舶、大型漂浮物直接碰撞探头,又能减少水流对固定结构周边底质的冲刷。对于易冲刷区域,可在固定结构周边铺设防冲垫(土工布、碎石垫层),减缓水流流速,防止底质被冲刷掏空导致基础失稳。此外,探头需选用带金属保护壳的专用型号,保护壳具备抗冲击、防磨损性能,同时不影响超声波信号传输,进一步提升探头在复杂工况下的稳定性。

 

除科学选择固定方式外,安装后的调试校准与日常运维也对防止探头移位至关重要。安装完成后,需通过水准仪校准探头水平度、角度,采用流量计自带的校准功能进行数据校验,确保探头位置、角度符合测量要求;同时标记探头安装基准位置,便于后续运维时排查是否存在移位。日常运维中,需定期清理探头周边的泥沙、杂物,避免淤积导致探头被动移位;检查固定结构的螺栓、锚链、支架等部件,及时更换锈蚀、松动的构件,重新锁紧连接部位;暴雨、洪水过后,需重点排查探头位置是否偏移、固定结构是否受损,若出现移位需及时校准,损坏部位立即修复。

 

综上,明渠多普勒超声波流量计探头的防移位固定,需遵循“场景适配、分级防护、基础牢固、运维保障”的原则,结合水流速度、底质条件、渠道类型等因素选择针对性方案——从硬质缓流渠的基础支架固定,到中速软质渠的多重锚固,再到高速复杂渠的嵌入式固定,层层递进构建防护体系。同时,兼顾安装精度、防腐性能与防撞防护,配合规范的调试与运维,才能有效抵御水流冲击、杂物碰撞、底质冲刷等风险,确保探头长期稳定工作,为明渠流量监测提供精准、可靠的数据支撑。