水利水电工程师论文

水利工程师职称论文论题：浅述LS25-1型旋浆式流速仪在张家窑断面测流中的应用水利工程师职称论文2浅述LS25-1型旋浆式流速仪在张家窑断面测流中的应用刘琛（陕西省宝鸡峡引渭灌溉管理局，陕西咸阳712000）摘要：为满足灌区管理要求和渠系水量调配，结合生产实际，简要论述了流速仪在渠道流量量测中的具体操作步骤和计算方法，可供类似工程的水文测流参考和借鉴。Summary:Inthisarticle,practicalusageofcurrentmetersincanalflowmeasurementisdiscussed.Thedescribedoperationprotocolandcalculationmethodwasadjustedtoadapttheregulation-requirementandthewaterresourcemanagementintheirrigationarea.Thisstudyalsoprovidesausefulexampleforrelatedprojectsinflowmeasurement.关键词：水利水文;灌区渠道；流速仪；流量实测。Keyword:Irrigationareacanalsystem;currentmeter;flowmeasurement。1、概述：1.1、灌区概况：宝鸡峡引渭灌区地处关中平原中西部是陕西省目前最大的灌区，位居全国十大灌区之列。现在的宝鸡峡灌区是由1937年建成的渭惠渠灌区、1958年建成的渭高抽灌区和1971年建成的宝鸡峡引渭灌区合并而成。有总干和干渠共6条，各类建筑物48582座；中型水库6座总库容3.15亿m³；设计引水流量95m³/s，校核引水流量115m³/s；是一个多枢纽、引抽并举、渠库结合、长距离输水、建筑物齐全的大型灌排体系。1.2、渠道断面水文特征：本文欲论述的流速仪测流法应用断面位于陕西省宝鸡峡塬上引渭总干渠张家窑断面，该断面基本是在每年的冬、春、夏三个灌溉季节过水，最大过流能力为50m³／s,实际灌溉期间的过水流量约为30m³／s。1.3、渠道测流原理：渠道流量测量可以采用断面~流速法测量，其基本原理是利用流速仪测量断面上的流速分布，利用皮（钢卷）尺和水尺等工具测得断面面积，然后用这些测量值计算断面流量。【1】基本公式为：Q=AV式中:Q—流量，单位是立方米每秒（m³／s）；A—过流面积，单位是平方米（m²）；V—流速，单位是米每秒（m／s）。【2】1.4、LS25-1型旋浆流速仪简介：在渠道断面量测中笔者所使用的是重庆华正水文仪器有限公司（原水利部重庆水文仪器厂）生产的LS25-1型旋浆式流速仪，此仪器由绕水平轴转动的桨叶、两个轴承、装有计数装置的机壳、机翼以及仪器与悬挂设备之间的联结装置和测杆组成。仪器测速范围在0.06～5.0m/s之间；工作水深需﹥0.2m；信号数为20转1信号；流速仪是用来测定水流运动频率的仪器，利用其测流结果较为精确。2、测流断面实测：2.1、断面选择：张家窑断面上距魏家堡节制闸17.2km，下距信邑沟水库进库闸13.7km。渠道断面形状为梯形截面其几何尺寸分别是渠底宽8.52m,坡比为1∶1.6，最大渠深4.2m。测流渠段为混凝土衬砌的标准断面且测流断面建有固定观测桥并具备下列条件：水利工程师职称论文3⑴测流渠段平直、水流均匀；⑵测流渠段的纵横断面规则、衬砌断面规整；⑶测流断面应与水流方向垂直；⑷测流断面上下游及附近没有影响水流的建筑物和草木等。2.2、测线布设：因选择的测站是标准断面，所以测深垂线可与测速垂线合并既测深又测速。根据规范要求，相邻两条垂线的间距不能大于渠宽的1／5的原则，在渠底宽度范围内均匀布置7条垂线，垂线按等距离对称布设。本次实测时断面观测水深为2.0m，坡脚处测线以外的水边宽为2.4m，故在两岸坡中各增设测线1条,共计该断面设9条测线。如下图所示：张家窑断面渠道测线布置示意图2.3、断面量测：断面测量包括测线间距（部分宽）测量和水深测量。测线间距事先应在测桥上用皮(钢卷)尺量出并设固定标志，测流时只需测量两侧水边宽度。本次测验采用测杆直接测量每条垂线处的水深。由于测杆测深时往往有雍水现象，必须修正雍水影响的水深误差，即在观读水深时减去雍水高度。测量中任何时刻都要保持测杆垂直状态。因本例是在有混凝土衬砌的标准渠道断面基本无淤积且水流稳定，可设置固定水尺（用水准仪测出水尺零点与各测线处渠底的高度），测深时以水尺读数加减各测线处渠底与水尺零点的高差，就得到每条测线处的实际水深值：Hn=h±⊿hn式中：Hn—第n条垂线处的实际水深，单位为米（m）；h—水尺读数；⊿hn—第n条垂线处渠底与水尺零点的高差，单位为米（m）。2.4、流速测量：本文测流中选择常测法的测速方法，测量垂线平均流速的方法采用积点法（通常有积深法和积点法两大类）。本次测流水深超过1.5m，所以采用三点法。使用仪器为LS―1型旋浆式流速仪，流速仪附带有仪器号码和流速公式：V=0.2483N∕T+0.0059式中：V—测点流速，单位为米每秒（m／s）；T—流速仪转子的转数；N—测点的测速历时，单位为秒（s）。2.5、断面流量计算采用平均分割法，计算步骤如下：2.5.1、计算测点流速：根据施测纪录的转数N和历时T，按仪器流速公式V=0.2483N∕T+0.0059，计算测点流速；2.5.2、计算垂线平均流速：根据实际情况，按垂线平均流速的计算方法，求出各测线的垂线平均流速V1、V2……Vn;2.5.3、计算部分平均流速：部分平均流速就是相邻两条测线的垂线平均流速其平均值：V1、2=（V1+V2）∕2V2、3=(V2+V3)∕2……水利工程师职称论文4Vn、n+1=（Vn+Vn+1）∕2水边部分平均流速（V0、1或Vn、n+1），等于近岸测线的垂线平均流速（V1或Vn）乘以岸边流速系数α：V0、1=αV1Vn、n+1=αVn式中：n—垂线序号，n=1、2、3……n；Vn、n+1—第n和n+1两条垂线间部分断面平均流速单位米每秒（m／s）；Vn—第n条垂线平均流速单位是米每秒（m／s）；α—岸边流速系数，其取值与渠道断面的形状、渠岸的糙率、水流条件等有关。合理选取α值，对提高流量施测精度有显著影响。α值也可通过实测确定。本次测流取α=0.80。2.5.4、计算部分面积：部分面积是由相邻的两条测线处的水深平均值乘以测线间距而得；2.5.5、计算部分流量：由每块部分面积乘以该面积上对应的部分平均流速即得部分流量：qn-1、n=Vn-1、nfn-1、n式中：qn-1、n—第n-1和第n两条垂线间的部分流量，单位是（m³／s）;Vn-1、n—第n-1和第n两条垂线间的部分平均流速，单位是（m／s）；fn-1、n—第n-1和第n两条垂线间的断面面积，单位是平方米(m²)。2.5.6、计算断面流量：各个部分流量之和即为断面流量Q：Q=q0、1+q1、2+q2、3+……+qn、n+12.6、数据分析:本次测流实际数据可简化为表格形式并使用前一节所给出的公式,进行计算归总后得出宝鸡峡引渭塬上总干渠张家窑断面的夏灌8月4日瞬时流量为16.92m³／s。对比流程时段内渠道上游魏家堡节制闸来水流量17.13m³／s和下游信义沟水库节制、进库闸的过闸流量16.90m³／s可知测流数据正确可信。流量测验记载计算简表施测号段塬上总干张家窑断面检定后使用次数6施测时间2012年08月04日10时20分至11时40分流速仪牌号110271流速仪计算公式V=0.2483N∕T+0.0059（N-转数T-历时）天气多云垂线号数起点距（米）水深(米)测点相对水深（米）信号纪录流速（米∕秒）部分宽部分平均水深部分面积部分流量0.20.60.8测点垂线平均部分平均0.20.60.8NTNTNT0.20.60.8000.391.200.480.580.2311.200.960.582001020.490.561.201.441.730.9722.401.910.381.151.532601002601012201010.650.650.550.620.651.421.952.771.80数据省略……数据省略……912.101.000.603201010.790.631.180.500.590.37基本水尺测流断面水尺上比降水尺下比降水尺断面面积流量平均流速平均水深湿周水力半径比降糙率含沙量始2.00终2.00始1.90终1.90始终始终21.5516.920.791∕50000.0150.022.00平均1.90平均平均水利工程师职称论文52.7、流速仪的优化改进：旋浆式流速仪在测流过程中的操作比较繁杂，内业的计算和统计也较为费时，所以应对仪器进行必要的优化改进。今天随着科技的不断进步，越来越多的流速仪结合了声、光、电等物理技术。电波流速仪就是一种新型的测流仪器，它是一种向水体发射与接收无线电波，利用电波频率变化与流体速度呈正比的关系而制成的仪器，其操作方法简便测流效率高并具有直读数据和与计算机互联的功能。易在大中型灌区经济条件许可下推广使用。三、旋浆式流速仪操作要点及注意事项：3.1、操作要点：3.1.1、旋浆式流速仪安装要点：打开仪器箱盖拔开转动部分的压栓，轻轻取出身架部件，拧松身架侧面的固轴螺丝取出旋转部分；向身架内腔注入机油，油量为孔高的1∕3；将旋转部件插入身架孔中，使前轴套与身架之间保持0.3～0.4mm的间隙，一般只要把旋转部件插入到底即可。如果间隙太小或磨边现象则应把旋转部件稍拔出一些，待调整正确后即可把固轴螺丝拧紧，拧螺丝时应注意勿用力过猛以免顶斜旋轴。3.1.2、测速点定位要点：测点定位就是把流速仪提放到按测点布置要求的深度上，方法是先测定垂线水深，然后按测点布置所要求测点的相对水深计算测点深度，再将仪器定位于测点深度处。3.1.3、测杆使用要点：在侧桥上用测杆悬吊仪器时要保持水平状态，其转轴中心或轭架中心偏离测点的偏距不应超过水深的1∕20。3.2、注意事项：3.2.1、新使用仪器时应进行全面检查，特别要注意有无检定公式，检定书号码与仪器号码是否一致，部件是否齐全，旋转是否灵敏，讯号是否正常等等。⑴灵敏度的检验:将仪器按规定装好后，手持仪器身架吹动旋浆观察其转动情况。如果启动灵活停止徐缓没有颤动、跳动或突然停止现象说明灵敏度正常，如发现仪器运转不正常时应对有关部件进行检查重新安装或拆洗，必要时可做简单修理。如故障较严重时必须送检修站维修；⑵测前检查：检查仪器和附属设备（电铃、秒表、流速测算器等）是否正常，如发现故障及时排除，待一切正常之后方可开始施测；3.2.2、在渠道断面测量过程中还应注意以下几点：⑴测速历时：流速仪在测点定位后，放过一至三个正常讯号之后再开始计时计数，每一测点的测速历时不能少于100s。⑵讯号监听：在施测过程中注意监听讯号是否正常，如讯号周期突然加长，往往是由于水草或漂浮物缠绕仪器造成，应及时清理排除故障；⑶测速范围：使用流速仪时，注意流速仪的适用测速范围，不要超出流速仪允许的测速范围。⑷测流时还需同时观测的附属项目还包括有断面水尺的度数、含沙量、天气情况、风向风力、水中漂浮物等。水利工程师职称论文6四、结论和建议：通过以上论述，笔者认为流速仪测流其结果比较精准可靠，但测流及计算费时较多，设备购置和维护保养费用也较高，多在无水工建筑物及特设量水设备可利用的情况下使用。此外流速仪还可以率定其它测流设施的流量系数，测定量水设备的过水能力。在今后的灌区管理和水量调配工作中应不断探索新的测流方式与方法，提倡使用和研制新的量水仪器或新技术，提高测流效率，使渠系水量平衡模式及对口率得到更好的执行。参考文献：[1]王长德量水技术与设施[M].北京：中国水利水电出版社，2006[2]刘亚坤水力学[M].北京：中国水利水电出版社，2008作者简介：刘琛，男，1983年6月生，陕西省宝鸡峡引渭灌溉管理局水利水电助理工程师，主要从事灌溉水量调配工作。单位地址：陕西省咸阳市秦都区联盟三路副七号，邮编：712000联系电话：153896