非滿管狀態(tài)流動(dòng)的水路稱(chēng)作明渠，測(cè)量明渠中水流流量的儀表稱(chēng)作明渠流量計(jì)。明渠流通剖面除圓形外，還有U形、梯形、矩形等多種形狀。

水路按其形態(tài)分類(lèi)，如下圖所示。ISO通常稱(chēng)滿水管為封閉管道，是在水泵壓力或高位槽位能作用下的強(qiáng)迫流動(dòng)；明渠流則是水路靠坡度形成的自由表面流動(dòng)。



工業(yè)用明渠流量計(jì)按測(cè)量原理主要分為堰法、測(cè)流槽法、流速-水位計(jì)算法和電磁流量計(jì)法。

1、堰法
堰法測(cè)量原理如圖所示，在明渠適當(dāng)位置裝一擋板，水流被阻斷，水位升到擋板上端堰(缺)口，便從堰口流出。水流剛流出的流量小于渠道中原來(lái)的流量，水位繼續(xù)上升，流出流量隨之增加，直到流出量等于渠道原流量，水位便穩(wěn)定在某一高度，測(cè)出水位高度便可求取流量。



2、測(cè)流槽法
縮小渠道一段通道斷面成喉道部，喉道因面積縮小而流速增加，其上游水位被抬高，以增加流速所需動(dòng)能(即增加的動(dòng)能由所抬高水位位能轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái))，測(cè)量抬高水位求取流量。

槽式流量計(jì)的常用測(cè)流槽有多種形式。在渠道中收縮其中一段截面積，收縮部分液位低于其上游液位，測(cè)量其液位差以求流量的測(cè)量槽，一般稱(chēng)作文丘里槽。還有適用于矩形明渠的巴歇爾槽(簡(jiǎn)稱(chēng)P槽)，如圖所示。適用于圓形暗渠的帕爾默.鮑魯斯槽(簡(jiǎn)稱(chēng)PB槽)，如圖所示。歐洲文丘里槽用得較多，我國(guó)則以P槽和PB槽居多。





3、流速-水位計(jì)算法(簡(jiǎn)稱(chēng)流速-水位法)
測(cè)出流通通道某局部(點(diǎn)、線或小面積)流速，代表平均流速，再測(cè)量水位求得流通面積，乘以局部流速與平均流速間的系數(shù)，經(jīng)演算求取流量。
超聲波流速計(jì)和超聲波液位計(jì)組成的流速-水位流量計(jì)如圖所示，所測(cè)流速是線平均流速，水位是通過(guò)測(cè)量水位和超聲液位計(jì)之間的距離間接求得。也有以測(cè)量點(diǎn)流速或局部小面積平均流速(例如多普勒法超聲流速計(jì))和測(cè)量實(shí)際水位(例如壓力式液位計(jì))組成的流速-水位流量計(jì)。



4、電磁流量計(jì)法
又分為潛水式電磁流量計(jì)法和非滿管電磁流量計(jì)法兩類(lèi)，后者目前國(guó)內(nèi)尚未開(kāi)發(fā)。

潛水式電磁流量計(jì)原理如圖所示，是在渠道中置一擋板截流，擋板近底部開(kāi)孔并裝潛水電磁流量傳感器，水流從流量傳感器流過(guò)從而測(cè)出其流量。



非滿管電磁流量計(jì)的傳感器直接安裝在同口徑圓形暗渠，測(cè)量流速的原理與傳統(tǒng)電磁流量計(jì)的相同，還具備測(cè)量水位的功能，電極、磁路和測(cè)量電路則有較大差別。

潛水式電磁流量計(jì)工作時(shí)，液體淹沒(méi)孔口，孔口流出速度與孔口在自由表面下的沉沒(méi)深度無(wú)關(guān)，僅取決于上下游的水位差。也就是說(shuō)，流量測(cè)量值與流量傳感器(或分流模型)安裝位置無(wú)關(guān)，但要求盡可能低，使之運(yùn)行過(guò)程中始終處于淹沒(méi)流狀態(tài)。通過(guò)流量傳感器的流速一般為2~3.5m/s，上游抬高水位100~300mm。

在流量較大而又不能用較大口徑流量傳感器時(shí)，為了避免水位差過(guò)大，可以用如圖示分流模型來(lái)擴(kuò)大流通能力。分流模型的流通通道形狀尺寸與流量傳感器完全一樣。n個(gè)分流模型和傳感器一起安裝在擋板上并用。