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流速仪测流方法简述
一、流速仪测流的基本方法与测线布设
流速仪测量河渠流量是利用面积~流速法,即用流速仪分别测出若干部分面积的垂直于过水断面的部分平均流速,然后乘以部分过水面积,求得部分流量,再计算其代数和得出断面流量。
从水力学的紊流理论和流速分布理论可知,每条垂线上不同位置的流速大小不一,而且同一个点的流速具有脉动现象。所以用流速仪测量流速,一般要测算出点流速的时间平均值和流速断面的空间平均值。即通常说的测点时均流速、垂线平均流速和部分平均流速。
将流速仪放在测速垂线的测点上,记录流速仪旋转器总转数和测速历时,带入下式计算点流速:
V=Kn+C
V——点流速,m/s;
K、C——常数,可通过对仪器的检定求得;
n——流速仪转速,n=N/T,N为旋转器总转数,T为测速历时s。
(一)基本方法:
流速仪测流,在不同情况或要求下,可采用不同的方法。其基本方法,根据精度及操作繁简的差别分为精测法、常测法和简测法。
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精测法是在断面上用较多的垂线,在垂线上用较多的测点,而且测点流速要用消除脉动影响的测量方法。用以研究各级水位下测流断面的水流规律,为精简测流工作提供依据。
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常测法是在保证一定精度的前提下,在较少的垂线、测点上测速的一种方法。此法一般以精测资料为依据,经过精简分析,精度达到要求时,即可作为经常性的测流方法。
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在保证一定精度的前提下,经过精简分析,用尽可能少的垂线、测点测速的方法叫简测法。在水流平缓,断面稳定的渠道上可选用单线法。
(二)测线布设:
测流断面上测深、测速垂线的数目和位置,直接影响过水断面积和部分平均流速测量精度。因此在拟订测线布设方案时要进行周密的调查研究。
国际标准规定,在比较规则整齐的渠床断面上,任意两条测深垂线的间距,一般不大于渠宽的1/5,在形状不规则的断面上其间距不得大于渠宽的1/20。测深垂线应分布均匀,能控制渠床变化的主要转折点。一般渠岸坡脚处、水深最大点、渠底起伏转折点等都应设置测深垂线。
二、断面测量与流速测量
(一)断面测量:
河道水道断面的测量,是在断面上布设一定数量的测深垂线,施测各条测深垂线的
起点距和水深并观测水位,各测深垂线处的河底高程为:
河底高程=水位-水深
测深垂线的位置,应根据断面情况布设于河床变化的转折处,并且主槽较密,滩地较稀。
测深垂线的起点距是指该测深垂线至基线上的起点桩之间的水平距离。
测定起点距的方法有多种:
断面索法,适宜中小河流,可在断面上架设过河索道,并直接读出起点距,称此法
为断面索法;
仪器测角交会法,大河上常用仪器测角交会法。常用仪器为经纬仪,平板仪、六分仪等。如
用经纬仪测量,在基线的另一端(起点距是一端)架设经纬仪,观测测深
垂线与基线之间的夹角。因基线长度已知,即可算出起点距;

目前最先进的是用全球定位系统(GPS)定位的方法,它是利用全球定位仪接收天空
中的三颗人造定点卫星的特定信号来确定其在地球上处位置的坐标,优点是不受
任何天气气候的干扰,24小时均可连续施测,且快速、方便、准确。
水深一般用测深杆、测深锤或测深铅鱼等直接测量。超声波回声测声仪也可施测
水深,它是利用超声波具有定向反射的特性,根据声波在水中的传播速度和超声波
从发射到回收往返所经过的时间计算出水深,具有精度好、工效高、适应性强、
劳动强度小,且不易受天气、潮涉和流速大小限制等优点。
(二)流速测量:
最常用的积点法测速是指在断面的各条垂线上将流速仪放至不同的水深点测速。
测速垂线的数目及每条测速垂线上测点的多少是根据流速精度的要求、水深、悬
吊流速仪的方式、节省人力和时间等情况而定。
三、流量计算
流量的计算方法有图解法、流速等值线法和分析法。前两种方法在理论上比较严格,但比较繁琐,这里主要介绍常用的分析法。
1、垂线平均流速的计算:
2、部分平均流速的计算: