摘要：桃林口水库承担着向秦皇岛、唐山两市城市和农业供水的任务，供水计量工作非常重要。桃林口水库运用超声波流量计计量系统等现代水利信息技术，不但为水费结算及时提供科学、准确的计量数据，对于合理调蓄水源、适时调配供水流量与时段，减少供水损失、实现高效供水也具有非常重要的意义。
关键词：供水调度,供水计量,计量数据
1、前言
桃林口水库位于滦河支流青龙河上，是一座集供水、防洪、发电、旅游等多种功能于一体的大型水利枢纽工程，主要任务是向秦皇岛、唐山两地提供城市和农业用水。总库容8.59亿m3，兴利库容7.09亿m3。水库按多年调节调度，保证率P=75%和P=95%的调节水量分别是7.02亿m3和3.32亿m3。设计每年为秦皇岛市提供工业、港口和城市生活用水1.82亿m3，供水任务十分繁重，供水计量工作尤为重要。
水库枢纽工程由水库工程本身和下游分水枢纽（小坝）组成，分水枢纽位于水库坝址下游8Km处，承担向秦唐两地各用水户的分水控制任务。水库从1997年开始向秦唐两地供水，供水计量采用桃林口水文站每日实时出库流量推算与供水断面实地抽测相结合的方式，供水调度人员不能随时全方位、立体的掌握供水断面的实际供水状况，对于保障供水流量的稳定、及时按需调整供水流量及供水计量数据的准确性均有一定的影响。2008年水库在小坝分水枢纽处安装了超声波流量计计量系统，通过此系统可实时获得各供水时段的供水计量数据，为合理而高效的进行供水调度工作提供技术支持。
2、系统硬件及计算原理
2.1计算原理
超声波流量计系统硬件由超声波换能器、电子转换设备、流量显示累积系统等部分组成。超声波换能器利用压电效应发射和接收声波，通过检测流体对超声波的影响来测量流体体积流量。[1]桃林口水库采用瑞士RittmeyerRISONIC200超声波流量计用于计量引水流量，RISONIC2000超声波流量计采用时差法原理来测量多条相互平行声道上的线平均流速，然后结合渠道形状换算出瞬时流量和累计水量。沿声路方向的平均流速是由声路长、声路角及正逆向传播时间决定的，（根据超声波信号沿水流方向的正向传播时间t12和逆向传播时间t21可计算出传播时间差，然后由设备根据该时间差可计算出线平均流速Va。）；瞬时流量累加计算出累积供水水量。[2]
2.2硬件布置
超声波换能器安装点位于渠首闸后208米处的箱涵内，过水断面如下图：
因为水深不会超过2.8米，因此可以将过水断面换算为矩形断面：
假设水深为h，根据面积相等2.777×h–2×(1/2×0.255×0.255)=2.777×h’,求出h’=(h–0.0234)m。因此水深为h的过水断面可以看作是渠宽2.777米，水深是（h–0.0234）米的矩形过水断面。
由于断面墙壁不是很规则，分别从测量断面的上下游共取8处，测量渠宽，8个值的平均值作为过水断面的宽度。
换能器采用1E4P的布置方式，即1个测量断面，4声路。
过水断面的水深通过rittmeyer压力式水位计测得。水位计量程为0~5m水柱，精度为0.1%FS，4~20mA输出。水位计探头安装在超声波换能器测点的下游附近，安装高程为0.3米，根据上述换算为矩形的分析，将水位计的输出信号设置为：4~20mA对应0.2766m~5.2766m。
根据推算流量与水深的关系如下表：
根据流量——水深的数据关系，为了有效的测量各个流量，换能器布置图如下：
超声波流量计主机安装在渠首闸房内，主机与换能器用专用换能器电缆线连接。换能器测得的实时数据通过电缆线传送至主机。主机负责对数据进行调制发射。RISONIC2000超声波流量计换能器测量符合水力学声路布置要求；时差测量分辨率精确。[3]
3、数据接收
RISONIC2000超声波流量计测量计算出线平均流速Va。；瞬时流量累加计算出累积水量。流量计主机将套字节数据调制成无线数据以短信方式发射进入互联网，水库管理局计算机接收中心软件接收客户端通过互联网7000端口接收到TCP数据包，由接收软件计算出水深、水温、瞬时流量、正向累计流量值，储存进入数据库，软件数据库采用SQLSERVER数据库，可随时写入，随时更新，存储数据量大，安全性高，开放性强。在此数据库基础上利用桃林口水库供水流量查询系统，满足水库调度人员随时查阅供水水深、瞬时流量、累计流量等具体供水计量数据。
4、系统应用
超声波流量计系统建设应用后，管理人员可及时、高效的获取各时段供水信息，系统运行稳定，数据误码率为零，数据精确度高。经过多次比较之后，该系统测算的计量数据亦得到了用水户的认可，为水费结算数据提供了科学依据。现以下表系统测得正向累计流量为例加以分析，下表是2008.6.1号至12月1日系统接收中心软件接收到的正向累计流量结果，因为数据量庞大，现只截取每月初数据加以说明，由表中可以看出2008.6.1号至12月1日水库累计向秦皇岛供水4590.895万m³，而当地桃林口水文站实际测得的供水值为4580.495万m³可见系统提供的供水总量值非常精确。
系统测量正向累计流量结果
5、结语：
超声波流量计计量系统的应用，使水库下游出口段面得到了全面掌控，调度人员可随时在互联网或局域网掌握各时段供水流量等计量数据，不但为水费结算提供了科学依据，对水库优化调度，合理调蓄水源，减少供水损失，实现高效、优质供水具有非常重要的意义，对于水库的现代化建设也具有重要意义。
参考文献：
[1]廖志敏,熊珊.超声波流量计的研究和应用〔J〕.管道计术与设备,2004,(4):12-14
[2]桃林口水库Rittmeyer超声波流量计技术报告，2008年4月
[3]桃林口水库Rittmeyer超声波流量计安装竣工报告，2008年4月
