渠道测流3-陶家俊

渠道测流简介2012.8.一、渠道流量监测•渠道流量：单位时间通过渠道断面的水量，Q=A*V。•Q为通过渠道断面的水量，一般单位每秒立方米。•A为渠道断面面积，一般单位平方米。•V为通过渠道断面的平均流速，一般单位平方米。（一）渠道水力要素•明渠断面形状、尺寸、底坡对水流运动有重要影响。因此，要了解明渠水流运动的规律，首先必须了解明渠类型及其水力要素等。•1、矩形断面水面宽度过水面积湿周水力半径bBbhAhb2hbbhAR2•常用于岩石中开凿、两侧用条石砌成的渠•混凝土渠•木渠hb2、梯形断面：水面宽度B=b+2mh过水面积hmhbA)(湿周水力半径212mhb212mhbhmhbAR)(Bhb1m3、圆形断面水面宽度过水面积湿周水力半径)(2hdhB)sin(82dAd2)sin(141AR用于无压隧洞dhθ（二）渠道流速分布•1、矩形断面yxh=16.89cmum0.9um0.85um0.75um202、梯形断面3、U形断面（三）渠道流量测验方法•堰闸测流法•流速仪法（主要介绍）•流量计法（介绍利用现代仪器测流)1、堰闸测流法•按断面形状分：三角堰、梯形堰、矩形堰流等。•按壁宽分：宽顶堰、薄壁堰等。•按堰槽长度分：长喉道槽堰、短喉道槽堰等。•测流堰的选择：在测流精度方面，堰槽排列顺序如下：•直角三角堰：1~2%•矩形堰：1~4%•巴歇尔槽：3%•无喉道槽：4%•与超声明渠流量计配用，适用流量范围：•直角三角堰：0.1~40升/秒•矩形堰：2升/秒以上，小于10立方米/秒•巴歇尔槽：1升/秒以上，小于10立方米/秒•无喉道槽：1升/秒以上，小于3立方米/秒三角堰（适用于流量小，精度要求高）2、流速仪法测流渠段要求：渠段顺直，断面规范，无淤泥和杂草；渠道比降没有突变，水流流态近是于明渠均匀流；测流测点的布置测速垂线布设水面宽/m测线间距/m测线数目20～502.0～5.010～205～201.0～2.55～81.5～50.25～0.63～7垂线流速测点的分布位置•测点数相对水深一点0.6二点0.2、0.8三点0.2、0.6、0.8五点0.0、0.2、0.6、0.8、1.0注：相对水深为仪器入水深度与垂线水深之比。•单个测点的测速历：不宜少于100s（当流速变率较大或垂线上测点较多时，可采用60s～100s）•垂线平均流速的计算方法：•a）一点法：•b）二点法：•c）三点法：•d）五点法：•式中：——垂线平均流速，单位为米每秒(m/s)；•、、、、——分别为0.0(水面)、0.2、0.6、0.8、1.O(渠底)相对水深处的测点流速，单位为米每秒(m/s)。28.02.0VVVm6.0VVm38.06.02.0VVVVm102330.18.06.02.00.0VVVVVVm流量计算•单垂线：Q=V*Q•多垂线：•二根垂线：Q=((v1)*⊿A1)+((v1+v2)/2*⊿A2)+((v2)*⊿A2)•三根垂线：Q=((v1)*⊿A1)+((v1+v2)/2*⊿A2)+((v2+v3)/2*⊿A3)+((v3*⊿A4)•四根垂线：Q=((v1*⊿A1)+((v1+v2)/2*⊿A2)+((v2+v3)/2*⊿A3)+((v3+v4)/2*⊿A4)+((v4*⊿A5)•依次内推。•式中，Vi为i号垂线流速，⊿Ai为i块断面面积。L-01智能型明渠流量计以流速-水位运算法为基础，并采用了先进的流速测量仪和水位测量仪，从而确保测速和运算的准确性的一种新型智能化流量系统，根据渠道的宽度和测量精度的要求，采用单探头法或多探头法明渠测流的数学模型。3、现代测流技术•手持式电波流速仪•原理：雷达枪向水流方向发出无线电波，当电波的能量撞击水面时，波的能量的一小部分返回到雷达设置天线。然后，雷达设备根据发射和返回信号频率的不同，测定水流速度。•ADCP的原理ADCP利用声学多普勒效应进行测流。它的换能器发射出一定频率的脉冲，该脉冲碰到水体中的悬浮物质后产生后向散射回波信号，该信号为ADCP所接收。由于悬浮物质随流漂移，使该回波信号频率与发射频率之间产生一个频差，即多普勒频移。根据这一频移的大小和符号（正负），即能计算出流速和流向•渠道分为规整断面和不规整断面，•对于规则的断面，可按找水力学的流量方法建立公式；•对于不规则的断面，按照天然河道推流方法建立水位流量关系图。•规整断面：按照水力学方法建立水位流量公式通过实测校正系数。四、渠道流量的推算方法1、明渠均匀流的流量计算公式：明渠均匀流是水流在渠道中流动，各断面的水深、断面平均流速和流速分布都沿流向不变，这种水流状况称为明渠均匀流。其中，n糙率根据渠道护坡情况不同，没有实测资料时，采用实测流量反推。iRCWQ糙率渠道纵坡水力半径谢才系数过水断面流量nixwRRRnCCWWsmQg1/23（一）规则断面渠道ω过水断面面积?n糙率?x湿周?i底坡降?R水力半径Ri#VALUE!R1/6#VALUE!#VALUE!C谢才系数#VALUE!Q#VALUE!#VALUE!渠道水力计算公式表2、测流堰流量计算•直角三角堰•Q=m*h^(5/2)其中，Q——流量（m3/s）；h——堰上水头（m）;m为系数（实验得或实测校正）•矩形堰•Q=m*b*sqrt(2g)*h^(3/2)其中，Q——流量（m3/s）；b——堰宽（m）；h——堰上水头（m）；p——堰顶板至堰顶距离（m）m为系数（实验得或实测校正）。（二）不规则断面渠道•由实测流量成果建立水位流量关系图•制作水位流量关系表•由水位查流量（三）逐日平均流量的计算•逐日平均流量计算有：日平均水位直查或计算法、面积包围法两种方法，当一日内流量变化不大时，采用日平均流量直查或计算法否则选用面积包围法。•日平均水位直查或计算法：•Q=∮（H、Q)图查Q;•或Q=∮（H)公式计算Q；•面积包围法•Q=[Q1×a+Q2（a+b）+……+Qn-1(m+n)+Qn·n]/48