淺談流速儀在膠東調(diào)水工程測(cè)流時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)

【摘要】用流速儀測(cè)流是膠東調(diào)水工程工程引水計(jì)量的基本方法，其測(cè)量成果對(duì)膠東調(diào)水引水精度有很大的影響。本文通過介紹流速儀測(cè)流時(shí)的工作原理，在測(cè)流時(shí)科學(xué)選擇測(cè)流斷面和垂線數(shù)目，采用平均分割法計(jì)算渠道斷面流量，并分析其測(cè)流過程中產(chǎn)生誤差的原因，提高流速儀測(cè)流時(shí)的精度，及其快速計(jì)算方法，為類似引黃調(diào)水工程測(cè)流提供參考。

【關(guān)鍵詞】膠東調(diào)水工程；測(cè)流速儀；測(cè)流；關(guān)鍵環(huán)節(jié)

1、渠首站流速儀測(cè)流

渠道測(cè)流是膠東調(diào)水工程管理局合理調(diào)度水資源、正確執(zhí)行用水計(jì)劃，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)管理的必然措施，是膠東調(diào)水局準(zhǔn)確掌握引水、輸水、配水情況，實(shí)行按量收費(fèi)、促進(jìn)節(jié)約用水的主要依據(jù)。渠道測(cè)流是加強(qiáng)調(diào)水工程管理的基礎(chǔ)工作，做好準(zhǔn)確無誤的測(cè)流是調(diào)水工程管理工作至關(guān)重要。

2、測(cè)流斷面的選擇

測(cè)流斷面要選擇在斷面平整，無顯著變性現(xiàn)象，比降一致，水流均勻平穩(wěn)的渠道斷面上進(jìn)行，渠道內(nèi)無阻礙水流的雜草雜物和建筑物。渠首測(cè)流站按規(guī)定測(cè)驗(yàn)斷面設(shè)在河段順直、穩(wěn)定、水流集中的斷面，其順直段長(zhǎng)度大于最高水位時(shí)河口的3—5倍，避開變動(dòng)回水、急劇沖淤變化、分流、斜流等不利影響渠段和容易發(fā)生凍害、冰壩的地點(diǎn)。

3、測(cè)深垂線數(shù)目選擇與計(jì)算

測(cè)流斷面的測(cè)量，是在斷面上布設(shè)一定數(shù)量的測(cè)深垂線，測(cè)得每條垂線的起點(diǎn)距和水深，兩條垂線的間隔距離乘以兩垂線的平均水深即為部分過水面積。

水深---是指水面到渠底的垂直距離，即為水深（m）

起點(diǎn)距---是指該垂線至起點(diǎn)樁的水平距離（m）

垂線布置，一般在主槽布置得較密，在灘區(qū)布置得較稀，可根據(jù)斷面情況布置于河底轉(zhuǎn)折處。垂線布設(shè)越密，越能反映斷面的實(shí)際情況，精度越高。

4、流速測(cè)流與計(jì)算

4.1流速測(cè)流

4.1.1流速測(cè)流計(jì)算原理

流速測(cè)量用流速儀?，F(xiàn)在普遍常用的流速儀有兩種，即旋杯式（低速）和旋漿式（高速）。其構(gòu)成可分為四部分：即旋杯或旋漿、機(jī)身、尾翼、讀數(shù)器等。測(cè)流時(shí)只需記錄儀器的總轉(zhuǎn)數(shù)N和總歷時(shí)T，即可求出流速。為消除流速脈動(dòng)影響，規(guī)范要求每個(gè)測(cè)點(diǎn)的流速測(cè)定歷時(shí)T≥100S。

4.1.2測(cè)速垂線布置

測(cè)速垂線意義上與測(cè)深垂線不同，是兩個(gè)概念，但測(cè)速垂線要在測(cè)深垂線中選擇。由于斷面上點(diǎn)的流速隨水平、鉛直位置不同而不同，測(cè)速垂線的布設(shè)還須根據(jù)流速在斷面上的分布特點(diǎn)，邊流布設(shè)要適當(dāng)稀一點(diǎn)，主流位置要多測(cè)幾條，但掌握測(cè)速垂線間控制部分流量基本相等。4.1.3測(cè)速垂線上測(cè)點(diǎn)布置

每根測(cè)速垂線上測(cè)點(diǎn)分布要根據(jù)水深大小、有無冰封、水位變化等情況決定。根據(jù)測(cè)點(diǎn)在水下位置可分為一點(diǎn)法、兩點(diǎn)法、三點(diǎn)法、五點(diǎn)法。通常，水深H在2m以上的采用五點(diǎn)法，水深在1—2m之間的采用三點(diǎn)法，水深在1m的以下采用1—2點(diǎn)法。

4.1.4操作步驟

1）從測(cè)深垂線中選擇測(cè)速垂線，并編號(hào)。

2）從距離索讀出各測(cè)速垂線起點(diǎn)距。

3）測(cè)水深，用測(cè)深桿進(jìn)行。

4）選定測(cè)點(diǎn)位置，把流速儀放入。

5）記錄，從第一個(gè)信號(hào)開始，按動(dòng)記時(shí)表（此信號(hào)不統(tǒng)計(jì)），第二個(gè)信號(hào)開始記數(shù)，在記時(shí)表跑到120s左右，正好信號(hào)出現(xiàn)時(shí)止表。記錄信號(hào)數(shù)、時(shí)間、垂線號(hào)數(shù)、測(cè)點(diǎn)水深及起點(diǎn)距。

4.2流量計(jì)算

計(jì)算步驟是由測(cè)點(diǎn)流速推求垂線平均流速，推求部分面積上的平均流速，把部分平均流速與相應(yīng)部分面積相乘得部分流量，部分流量之和即為斷面流量。分述如下：

4.2.1測(cè)點(diǎn)流速

R 、C儀器給定

式中：

N----信號(hào)數(shù)與每信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)（給定n）相乘

T----測(cè)點(diǎn)測(cè)流歷時(shí)（120s左右）

4.2.2垂線平均流速

一點(diǎn)法：Vm=V0.6

二點(diǎn)法：Vm=（V0.2+V0.8）/2

三點(diǎn)法： Vm=（V0.2+V0.6+V0.8）/3

五點(diǎn)法： Vm=（V0.0+3V0.2+3V0.6+2V0.8+V1.0）/10

式中：V0.0、V0.2、V0.6……..V1.0分別表示在水面、0.2H、0.6H……水深處與河底的流速（m/s）

4.2.3部分平均流速

岸邊Vn=Vm；

式中：Vn------部分平均流速；

-------岸邊系數(shù)，斜坡岸邊=0.67—0.75，死水邊=0.5—0.67，陡岸=0.8—0.9。

中間部分平均流速

按相鄰兩垂線平均流速的平均值計(jì)算。

Vi=（Vmi+Vmi-1）/2

4.2.4部分面積Ai

根據(jù)兩垂線所成圖形，按幾何面積計(jì)算

4.2.5部分流量

Qi=Vi×Ai

4.2.6全斷面流量計(jì)算

Q=ΣQi

用電子表格編制一個(gè)流量計(jì)算表，首先在表格上輸入起點(diǎn)距、距離及終點(diǎn)距，再輸入距離中行對(duì)應(yīng)的水深和流速，然后在表格上依依設(shè)置計(jì)算公式，這樣每輸入一個(gè)數(shù)值，整個(gè)運(yùn)算都在變，這種測(cè)流計(jì)算方法更加簡(jiǎn)捷高效，能更好地為生產(chǎn)和科研服務(wù)。

5、使用流速儀注意事項(xiàng)

5.1采用流速儀測(cè)流時(shí)，按儀器說明書規(guī)定進(jìn)行操作，每架流速儀都有其規(guī)定的流速范圍，如流速超出了儀器性能的范圍。

5.2流量計(jì)算時(shí)注意岸邊流速系數(shù)的選擇，一般為斜岸邊、陡岸邊以及死水邊。斜岸邊：石砌石面а=0.85，護(hù)砌勾縫а=0.80，干砌а=0.75，一般未襯砌渠道а=0.75；陡岸邊：矩形渠渠道護(hù)砌整齊а=0.90，不平整陡岸邊а=0.80；U型渠道а=0.95；死水邊（死水面與水流交接處）а=0.60。

5.3儀器每年鑒定一次。

結(jié)語：

膠東調(diào)水工程是山東省最大的跨流域遠(yuǎn)距離調(diào)水工程，也是南水北調(diào)東線工程的一部分，是山東省水資源優(yōu)化配置，緩解膠東地區(qū)水資源供需矛盾，改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的重要水利基礎(chǔ)設(shè)施。膠東調(diào)水工程渠首測(cè)流站位于濱州市博興縣打漁張引黃灌區(qū)內(nèi)，是膠東調(diào)水工程的渠首所在地，本文介紹了使用流速儀注意問題和運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟改進(jìn)流速儀計(jì)算，使這種測(cè)流計(jì)算方法更加簡(jiǎn)捷高效，能更好地為生產(chǎn)和科研服務(wù)。