CN108535155B - 直接封装空气称量测定大坝泄洪雾化浓度的方法 - Google Patents
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Abstract
直接封装空气称量测定大坝泄洪雾化浓度的方法涉及测量领域，口袋有进气管，进气管有一个阀门，口袋的后端有一个限压阀门，限压阀门打开的阈值为一个标准大气压；口袋内没有空气的时候，测量口袋的质量m1；风扇的前端连接水晶软管的一端，水晶软管的另一端移动到待测点，门打开，限压阀门有一个发声装置，当限压阀门发声时关闭口袋进气端的阀门，限压阀门的声音消失后测量口袋的质量m2；一个标准大气压强时口袋的体积V，则空气的含水量为m2‑m1‑ρ*V，其中ρ为空气的密度，雾化浓度为（m2‑m1）/V‑ρ。测量雾化浓度，对泄洪时机和强度提供参考；根据雾化浓度，评估可能带来的风险；测量方法简单，成本低廉，结果准确。
Description
技术领域
本发明涉及测量领域，特别是泄洪雾雨方面。
背景技术
水利工程（特别是高坝工程）泄洪时，下游局部区域内常出现较大规模的降雨和雾流弥漫现象，工程界称之为泄洪雾化（也称为泄洪雾雨）。泄洪雾化引起的降雨强度甚至远远超过自然界中特大暴雨的雨强值，对水利枢纽的正常运行、交通安全、周围环境甚至下游岸坡的稳定均可能造成较大危害。
高坝泄洪，泄洪水的巨大势能转化为巨大的动能作用于水面，溅起大范围的水雾，水雾即小水滴，小水滴由于动能大，能够飘散到比较远的岸边，导致泄洪外侧几公里内的空气含水量大增，能够达到甚至超过暴雨的含水量，成为泄洪雾雨，泄洪雾雨影响两岸土质的稳定性以及变电站的电器的安全。
测量泄洪雾雨的浓度，对泄洪以及安全生产都有指导意义，现有技术一般采用雨量计测量，但是该方法存在一个不足：下雨是从上方往下落直接落入雨量计内，而泄洪雾雨的方向是从泄洪落水点向上移动然后漂移沉降，雨量计必然阻挡部分含水量的空气上移，导致该测量存在很不准确，在泄洪落水点附近特别明显。雨量计只能放置在地面测量，不能够悬空测量空气中的泄洪雾化浓度，测量受到较大的限制。
发明内容
为测量泄洪雾雨的浓度，本发明设计直接封装空气称量测定大坝泄洪雾化浓度的方法。
本发明实现发明目的采用的技术方案是：直接封装空气称量测定大坝泄洪雾化浓度的方法，包括一个风扇和一个口袋，风扇带电源，口袋为柔软的非弹性材质，其特征是：口袋有进气管，进气管有一个阀门，口袋的后端有一个限压阀门，限压阀门打开的阈值为一个标准大气压；口袋内没有空气的时候，即通过吸风机吸出口袋内气体后，测量口袋的质量m1；风扇的前端连接水晶软管的一端，水晶软管的另一端移动到待测点，风扇的后端出现雾气的时候，将风扇的后端连接到口袋的进气端；当口袋胀鼓后内部气压大于一个标准大气压，则限压阀门打开，限压阀门有一个发声装置，当限压阀门发声时关闭口袋进气端的阀门，限压阀门的声音消失后测量口袋的质量m2；一个标准大气压强时口袋的体积为V，即口袋内气体的体积V，能够通过口袋的生产厂家给定；则空气的含水量为m2-m1-ρ*V，其中ρ为干燥空气的密度，与环境的温度和压强有关，因为有限压阀门，限压阀门的阈值为一个标准大气压，因此ρ主要考虑环境温度；雾化浓度为（m2-m1）/ V –ρ；ρ与温度和压强的关系是已知量，有数据表格能够查到，也有经验公式可以使用，一般可以按照理想气体状态方程进行估计。空气的密度相对于雾雨的浓度是比较小的，在粗略的计算中，干燥空气的密度ρ能够省略。
为便于计算：口袋的体积为1立方米或者10立方米。
本发明的有益效果是：测量雾化浓度，对泄洪的时机和强度提供参考数据；根据雾化的浓度，评估可能带来的风险；测量方法简单，成本低廉，能够快速获取数据；测量结果比较准确。
附图说明
图1是直接封装空气称量测定大坝泄洪雾化浓度的方法示意图；
其中，1、水晶软管；2、风扇；3、进气管；4、阀门；5、口袋；6、限压阀门。
具体实施方式
直接封装空气称量测定大坝泄洪雾化浓度的方法，包括一个风扇2和一个口袋5，风扇2带电源，口袋5为柔软的非弹性材质（比如聚乙烯塑料等，不要采用弹性材料，比如橡筋类材质），口袋5胀鼓后的体积为已知量（口袋5为非弹性材质、胀鼓后体积不能膨胀，因此胀鼓后的体积是一定的，能够由生产厂家测量出口袋的体积），口袋5有进气管3，进气管3有一个阀门4，口袋5的后端有一个限压阀门6，限压阀门6打开的阈值为一个标准大气压，口袋5内没有空气的时候，即通过吸风机吸出口袋5内气体后（能够打开阀门4，将进气管3连通道吸气装置，吸气装置可以是打气装置的进气口端；也可以是口袋5另外设置一个带阀门的抽气管用来连通抽气装置，有专用抽气管时口袋5的阀门4可以设置为单向气阀，从而减少人为操作）；在测量精度要求不高的情况下，口袋5内的空气可以通过折叠将口袋内部的气体尽量排出，忽略口袋内部残留的空气；口袋5内没有空气的时候，测量口袋5的质量m1（包含口袋5以及口袋5的进气管3和阀门4以及限压阀门6）；风扇2的前端连接一根管道，风扇2的后端接入口袋5的进气端，当气压大于一个标准大气压，则限压阀门6打开，限压阀门6有一个发声装置，当限压阀门6发声时关闭口袋5进气端的阀门4，限压阀门6的声音消失后测量口袋5的质量m2（包含口袋5以及口袋5的进气管3和阀门4以及限压阀门6）；一个标准大气压强时口袋5的体积V，即口袋5内气体的体积V，能够通过口袋5的生产厂家给定，或者通过将口袋5的空气转移到一个带活塞的量筒来测量，即量筒的进气管连接到口袋5的进气管3、然后打开阀门4、移动量筒的活塞将口袋5气体抽取到量筒，当口袋干瘪后（即抽完口袋5内部的气体后），关闭阀门4，活塞在没有外力的作用下，在量筒内外的压差作用下，活塞移动到量筒内外的压强相等时停止移动，此时量筒内部的空气的体积就是口袋的体积（只是需要注意此时的压强是环境压强，不一定是一个标准大气压，能够通过测量环境压强获取压强的数值）；则空气的含水量为m2-m1-ρ*V，其中ρ为空气的密度，与环境的温度和压强有关，因为有限压阀门6，限压阀门6的阈值为一个标准大气压，因此ρ主要考虑环境温度，在粗略测量的时候，ρ估计为1.29千克每立方米（一个标准大气压强、0摄氏度的空气密度）；雾化浓度为（m2-m1）/ V -ρ。本测量忽略空气本身的湿度，将该部分并入泄洪雾雨，空气本身的湿度相对于空气的密度来说，比较小，对于20摄氏度的饱和湿度（17.3克每立方米）也只有空气密度1.29千克每立方米的大约七十分之一（17.3克/1.29千克）。
口袋5的体积V可以为任意数值，为便于计算，口袋5的体积V为1立方米或者10立方米。
水晶软管1能够弯曲，能够承受一定的压强差不收缩，常用于低压差（低速）打气装置的进气端和出气端；对于高速打气，即压强差比较大的时候，可以考虑在水晶软管内部撑螺旋形钢丝或者螺旋形金属弹簧以支撑水晶软管1，螺旋形钢丝或者螺旋形金属弹簧可以相互靠拢、也可以相互间存在一定的螺距；风扇2的前端连接一根水晶软管1的一端，水晶软管1的另一端移动到待测点，风扇2的后端出现雾气的时候，表明待测点的空气已经经过风扇并到达了风扇2的后端，此时将风扇2的后端连接到口袋5的进气端。
Claims (2)
1.直接封装空气称量测定大坝泄洪雾化浓度的方法，该方法基于以下装置：包括一个风扇（2）和一个口袋（5），风扇（2）带电源，口袋（5）为柔软的非弹性材质，口袋（5）有进气管（3），进气管（3）有一个阀门（4），口袋（5）的后端有一个限压阀门（6），限压阀门（6）打开的阈值为一个标准大气压；其特征是：口袋（5）内没有空气的时候，测量口袋（5）的质量m1；风扇（2）的前端连接水晶软管（1）的一端，水晶软管（1）的另一端移动到待测点，风扇（2）的后端出现雾气的时候，将风扇（2）的后端连接到口袋（5）的进气端；当口袋（5）胀鼓后内部气压大于一个标准大气压，则限压阀门（6）打开，限压阀门（6）有一个发声装置，当限压阀门（6）发声时关闭口袋（5）进气端的阀门（4），限压阀门（6）的声音消失后测量口袋（5）的质量m2；一个标准大气压强时口袋（5）的体积为V，即口袋（5）内气体的体积V；则空气的含水量为m2-m1-ρ*V，其中ρ为干燥空气的密度。
2.根据权利要求1所述的直接封装空气称量测定大坝泄洪雾化浓度的方法，其特征是：口袋（5）的体积为1立方米或者10立方米。
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