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流速仪法测流的流量计算

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习题 2 流速仪法测流的流量计算

一、要求

1．用分析法计算断面流量。

2．计算断面平均流速、相应水位等其他水力要素。

3．点绘断面上流速分布曲线(即流速等值线)。二、数据

某水文站某年某月某日测深测速记载计算表(表 2-1)。三、方法步骤

1．根据测深测速记载表的实测数据，计算测点流速(大部分已计算)、垂线平均流速(已计算一部分)。

2．将表 2-1 中测深，测速垂线的序号、起点距、水深及垂线平均流速填入表 2-2，并计算断面流量。采用分析法计算，详见教科书。

计算流量时注意：

(1)两岸边流速系数，采用 0.7。

(2)当两测速垂线间增加测深垂线时，应先将测深垂线间的面积分别计算出，再计算测速垂线间的部分面积。岸边部分有测深垂线时，也同样处理。

3．计算断面平均流速、水道断面面积、水面宽、平均水深、相应水位、水面比降、糙率，并统计最大(测点) 流速、最大水深等。

4．点绘水道断面图，并将各测点流速(见表 2-1)标在断面图的相应位置上，勾绘断面上流速分布曲线(即等流速线)；在水道断面图的上方点绘垂线平均流速沿河宽的分布曲线(即 Vm～B 曲线)。

四、上交成果

1．表 2-1、表 2-2 的计算成果(包括各项水力要素)。

2．断面上流速分布曲线图(包括流速等值线及 Vm～B 曲线)。五、思考题

1．五点法计算垂线平均流速的公式是以何种水力因素作为权重？

2．部分流量的“部分”是以什么标志为界？

3．相应水位的含义是什么？如何计算？ 表 2-1 某站测深测速取样记载计算表(畅流期流速仪法)

施测时间：1983 年 4 月 10 日 18 时 15 分至 10 日 20 时 50 分(平均：10 日 19 时 33 分)

天气：雨 风向风力↓ 3-4 水温 ℃ 铅鱼重量：35kg

流速仪牌号及公式：V  0.678  N T  0.005 测速垂线数/测点总数：

序 号 起点距(m)

水深 (m) 仪器位置

总历时(s)

总转数 流速(m/s)

测深 测速

相对水深

测点深(m)

测 点

垂 线 平 均

水 边 10.0

1 1 17.0 3.74 1.0 3.74 101 160

0.8 104 190

0.6 100 200

0.2 104 210

0.0 101 190

2 27.0 3.83

3 2 37.0 3.93 1.0 3.93 102 170

0.8 103 210

0.6 103 240

0.2 102 260

0.0 100 250

4 3 47.0 4.23 1.0 4.23 102 150

0.8 101 210

0.6 100 240

0.2 102 250

0.0 101 250

5 57.0 3.98

6 4 67.0 3.83 1.0 3.83 101 130

0.8 101 180

0.6 101 230

0.2 100 240

0.0 104 250

7 5 77.0 2.79 0.8 101 180

0.6 101 200

0.2 101 210

8 6 87.0 3.38 1.0 104 140

0.8 103 160

0.6 104 190

0.2 102 220

0.0 108 230

9 7 97.0 3.09 1.0 3.09 101 150

0.8 100 180

0.6 100 200

0.2 101 230

0.0 100 220

10 107 3.37

表 2-1（续） 某站测深测速取样记载计算表(畅流期流速仪法)

施测时间：1983 年 4 月 10 日 18 时 15 分至 10 日 20 时 50 分(平均：10 日 19 时 33 分) 天气：雨

风向风力↓ 3-4 水温 ℃ 铅鱼重量：35kg

流速仪牌号及公式：V  0.678  N T  0.005 测速垂线数/测点总数：

序 号 起点距(m)

水深 (m) 仪器位置

总历时(s)

总转数 流速(m/s)

测深 测速

相对水深

测点深(m)

测 点

垂 线 平 均

11 8 117 3.53 1.0 3.53 100 140

0.8 103 150

0.6 105 160

0.2 100 200

0.0 100 200

12 127 3.60

13 9 137 3.65 1.0 3.65 101 160

137 0.8 103 170

0.6 101 190

0.2 104 220

0.0 104 220

14 10 147 3.10 0.8 100 180

0.6 102 200

0.2 102 230

15 11 157 3.89 1.0 3.89 106 150

0.8 104 180

0.6 104 200

0.2 105 240

0.0 104 230

16 12 167 2.85 0.8 106 180

0.6 111 210

0.2 101 220

17 13 177 2.94 0.8 110 150

0.6 108 200

0.2 100 230

水边 0.00

备注：第五根测速垂线采用三点法。按照算术平均法计算垂线平均流速为 1.32 m/s，而按照加权平均

公式计算垂线平均流速为 1.32 m/s。第 12、13 两根测速垂线均采用三点法。按照算术平均法计算垂线平均流速和按照加权平均公式计算垂线平均流速结果一样。特此说明。 表 2-2 某水文站流量计算表(畅流期流速仪法、深水浮标或浮杆)

序

号 起点距(m) 水位(m) 河底

高程 水深(m) 测深垂线 水道断面面积

(m2) 平均流速

(m/s) 部分流量(m3/s) 备

注 测深 测速 基本基面 测流断面

(m) 平均水深(m) 间距(m) 测深垂线

间 部分 测速垂线 部分

水

边 10.0 52.45 0.00

1 1 17.0 3.74

2 27.0 3.83

3 2 37.0 3.93

4 3 47.0 4.23

5 57.0 3.98

6 4 67.0 3.83

7 5 77.0 2.79

8 6 87.0 3.38

9 7 97.0 3.09

10 107 3.37

11 8 117 3.53

12 127 3.60

13 9 137 3.65

14 10 147 3.10

15 11 157 3.89

16 12 167 2.85

17 13 177 2.94

水

边 192 0.00

断面流量 m3/s 平均水深 m

水尺记录 水 尺

名 称 编号

水尺读数(m) 零点高程(m) 水位(m) 水道断面面

积 m2 最大水深 m

死水面积 m2 相应水位 m 基 本 自 始 52.38 终 52.51 平均 52.45

52.38 终 52.51 平均

53.45 终 53.59 平均

51.81 终 51.95 平均

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水文测验实习报告

水文测验实习报告

水文测验实习报告

一、实习目的

1、通过本次实习，对流速仪法和浮标法两种测流速的方法加以学习，了解两种方法所用到的仪器，及其使用特点、使用条件。

2、通过所测得的数据，针对不同方法，学会对相关水文要素如流量的计算。

3、通过实习，学会对水文要素的资料收集，并加以分析，发现问题，解决问题。

4、通过该次实习，把理论性的知识与具体实践相结合，为之后的学习奠定基础。

二、实验原理

1、流速仪法测流原理

流速仪测速原理是利用水流冲动流速仪的旋桨，同时带动转轴转动，在装有信号的电路上发出信号，便可知在一定时间内的旋转次数，流速愈大，转轴转得愈快。流速与转速间存在一定的函数关系，这种关系是厂家在仪器出厂之前，把流速仪放在特定的检定水槽里，通过实验方法来确定流速与转速间的函数关系。关系式如下：

其转速n与流速v有如下线性函数关系：

v=a+b×n

式中v-某点流速

n-流速仪旋浆的转速（每秒的转数）

a—流速仪常数

b—旋浆水力螺距

a、b是通过水槽实验事先率定的，为定值。

对于流速仪旋浆的转速n (转/秒)

n＝R/T

式中 R－时段T内旋浆总转数

T－测速历时（秒）因为天然水流为紊流，为消除水流脉动对测量精度的影响，按水文测验规范规定，测速历时T一般不短于100秒，本次测验测速历时T为100秒。

而旋浆每20转一个信号，设总信号数Z，则总转数R：R=Z*20。

欲要测整个断面上的流量，需在该断面上布置若干条测速垂线，测速垂线的数目视水面宽度、水深和测量精度而定。

又因每条垂线上的流速随水深不同而变化，为求各垂线平均流速，需在每条测速垂线上选定若干个测点。垂线上流速测点的数目和位置，要根据水深大小、水流情况来定。

本次测验选用测杆悬吊，当水深大于1米时可用五点法测流速，即在相对水深分别为0.0、0.2、0.6、0.8、1.0处施测。

流量测验

流量测验

第三章 流量测验

第五讲

一、浮标测流法

浮标测流法包括水面浮标法、深水浮标法、浮杆法和小浮标法，浮标法适用于流速仪测流困难或超出流速仪测速范围的高流速、低流速、小水深等情况的流量测验。在这些方法中原理和操作方法基本相同，主要是采用的浮标不同而异，这里重点介绍水面浮标法。

（一）浮标测流的基本原理

在流速仪测流原理中指出，通过全断面的流量可写成：

如用对数流速分布曲线方程

则断面流量为：

式中：——最大流速计算出的流量，称虚流量。

其它符号同前。

虚流量与断面流量Q存在一定关系，通常用下式表示：

式中：——浮标系数。

这个水力学关系便是浮标测流的基本原理。从上式可见，浮标测流的主要工作是测定虚流量和决定浮标系数。

（二）浮标测流的方法

凡能漂浮之物，都可做成浮标，为了节约，宜就地取材。浮标测流的主要工作是测量浮标流速，测量水道横断面。浮标测速是在测流河段上游沿河宽均匀投放浮标，观测各浮标流经上、下浮标断面间的运行历时T，测定各浮标流经中断面的位置。投放浮标的数目大致与流速仪测流的测速垂线数目相当。如遇特大洪水，可只在中泓投浮标或选用天然漂浮物作浮标。

用浮标法测流时，水道断面面积正确与否，是影响流量精度的关键因素。尤其是河床冲淤变化显著的测站，浮标测流时不测断面，而借用断面的误差较大。河床稳定的测站，可借用最近的实测断面资料。

此外，浮标测流时还应观测水位、风向、风力及其它附属项目（如天气现象、漂浮物、风浪等），以供检查和分析时参考。

（三）浮标测流的流量计算

1.均匀投放水面浮标时流量的计算

计算时采用图解分析法，具体步骤如下： BhvdhdBQ00KvvvmaxFKvQhdBKvvhdBvQfBBm)(00maxfQmaxvfQffQKQfK第一步，绘制横断面图：用算术平均法计算相应水位。根据测深资料或借用断面计算各垂线的河底高程和水深，在方格纸上以横坐标为起点距，纵坐标为水深，绘出相应水位下的横断面图。

河床内警戒线标尺的水流量计量单位

河床内警戒线标尺的水流量计量单位

河床内警戒线标尺的水流量计量单位

1、流量计法

利用流量计直接测量河流的流量。流量计的种类很多，主要有压差式、电磁式、流槽式和堰式流量计等类型。可根据实际流量的流量范围和测试精度要求选择使用。

2、容积法

将河水接入已知容量的容器中，测定其充满容器所需要的时间，重复测定数次，求出其平均值t（s），从而计算水量的方法。

本法简单易行，测量精度较高，适用于河流量较小的河流。但溢流口与受纳水体应有适当落差或能用导水管形成误差。

3、浮标法

选取一平直河段，测量该河段2m间距内水流横断面的面积，求出其平均横断面的面积。在上游河段投入浮标，测量浮标流经确定河段（L）所需要的时间，重复测量多次，求取需要时间的平均值（t），即可计算出流速（L/t），进而可按下式计算流量：

式中 Q是水流量，单位是m^3/min；v是水流平均流速，其数值一般取0.7L/t，m/s；S是水流平均横断面积，单位m^2。

4、流速仪法 通过测量水流截面积，以流速仪测量河水流速，计算河流量。测量时需要根据渠道深度和宽度确定点位垂直测点数和水平测点数。该方法简单，但易受水质影响，难实现连续测定。

5、声学多普勒流速测流

声学多普勒流速测流是英文Acoustic Doppler Current Profilers 的简称,是利用声学多普勒原理进行研制的。它一次能同时测出河床的断面形状、水深、流速和流量,适用于大江大河的流量监测。

该流量计的主机和换能器装在一防水容器内,工作时全部浸入水中,通过防水电缆与便携式计算机相连,流量计的操作控制在便携式计算机上进行。从最初的盲区1m以上,降低到所谓的“零盲区”,剖面单元缩小到目前的0.05~0.25m ,使其在宽浅河流上的应用成为可能。

流速仪法流量测验总不确定度估算方法探讨

流速仪法流量测验总不确定度估算方法探讨

２Ｏ０２年第２期　

．２０∞　黑龙江水刺科技　Ｈｅｉｌｏｎｇｊｌｍ￣ｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄＴｅｃｌｍｏｌ，ｔ￣ｙ　ｏｆＷａｔｅｒ　Ｃｍｍｅａｗａｎｅｙ　・９・　

文章编号：１００７—７５９６ｔｅｏｏ２１ｏｚ一（１００９—０２　

流速仪法流量测验总不确定度估算方法探讨　

王利　，闫晓辉　，陈丽杰　

（１齐齐哈尔水文水资薄勘测局黑盘江齐齐冬滨１６１１２００；２．毒来县水舟局）　

摘要流量资抖在水利工程设计、施工、防讯抗旱等实际工作中具有十分重要的作用。目前所使用的流量资料段有一定的精度指　标对其置信水平加以概述．使用时比较盲从。文章从漉量资料谩差的来担、种类＾手．对流量总不确定度进行分析．以完成　对资料精度的定量描述。　

关键词瀛量；误差：不确定度；估算　

中国分类号：ＴＶ１２　文馘标识码：Ａ　

１基本概念及计算公式　

１　１不确定度　

不确定度是一种区间，即某一观浸Ｉ量的真值可望以９５％　

的置信水平落在这个区间内。　

１．２标准差（ｓ）和估计的标准差（Ｓｅ）标准差为观测值在样　

本算术平均值附近分散性的度量，即离差平均值的平方根。　

其计算公式为：　

ｃ—ｒ　＿ｌＩ２　一Ｎ一１一　

此处　为对算术平均值　离差，即　：　—Ｘ，Ｎ为观测　值的次数。在正态分布中，围绕平均值附近的各值间的离散　

绳套顶部仍然通过单值线上的最大流量点，只是进入下一个　△　时段，曲线点才要左移．即流量开始减小。　

当ｌ＜／，ｔ时，按水位后移法原理．峰顶流量值迅速减小，　不在单值线上．而在其左边。由此问题就出现了．绳套曲线　

是怎样通过单值线的呢？我们知道：峰顶水位不变时，没有　附加比降存在．所　，这时峰顶点仍落在单值线上。　４．２盲区　峰前涨水段，当流量出现最大值以后，水位继续上升，流　

量还要增大，但附加比降逐渐减小．又使得流量减小，这样，　二者相互补偿，故使得峰前盲区流量最大值保持不变。也可　

以把该区称为最大流量区。　谷前落水段，一方面水位下降，流量减小，另一方面附加