淺談流速儀在膠東調水工程測流時應注意的幾個關鍵環節

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

【關鍵詞】膠東調水工程；測流速儀；測流；關鍵環節

1、渠首站流速儀測流

渠道測流是膠東調水工程管理局合理調度水資源、正確執行用水計劃，加強經濟管理的必然措施，是膠東調水局準確掌握引水、輸水、配水情況，實行按量收費、促進節約用水的主要依據。渠道測流是加強調水工程管理的基礎工作，做好準確無誤的測流是調水工程管理工作至關重要。

2、測流斷面的選擇

測流斷面要選擇在斷面平整，無顯著變性現象，比降一致，水流均勻平穩的渠道斷面上進行，渠道內無阻礙水流的雜草雜物和建筑物。渠首測流站按規定測驗斷面設在河段順直、穩定、水流集中的斷面，其順直段長度大于最高水位時河口的3—5倍，避開變動回水、急劇沖淤變化、分流、斜流等不利影響渠段和容易發生凍害、冰壩的地點。

3、測深垂線數目選擇與計算

測流斷面的測量，是在斷面上布設一定數量的測深垂線，測得每條垂線的起點距和水深，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）

起點距---是指該垂線至起點樁的水平距離（m）

垂線布置，一般在主槽布置得較密，在灘區布置得較稀，可根據斷面情況布置于河底轉折處。垂線布設越密，越能反映斷面的實際情況，精度越高。

4、流速測流與計算

4.1流速測流

4.1.1流速測流計算原理

流速測量用流速儀。現在普遍常用的流速儀有兩種，即旋杯式（低速）和旋漿式（高速）。其構成可分為四部分：即旋杯或旋漿、機身、尾翼、讀數器等。測流時只需記錄儀器的總轉數N和總歷時T，即可求出流速。為消除流速脈動影響，規范要求每個測點的流速測定歷時T≥100S。

4.1.2測速垂線布置

測速垂線意義上與測深垂線不同，是兩個概念，但測速垂線要在測深垂線中選擇。由于斷面上點的流速隨水平、鉛直位置不同而不同，測速垂線的布設還須根據流速在斷面上的分布特點，邊流布設要適當稀一點，主流位置要多測幾條，但掌握測速垂線間控制部分流量基本相等。4.1.3測速垂線上測點布置

每根測速垂線上測點分布要根據水深大小、有無冰封、水位變化等情況決定。根據測點在水下位置可分為一點法、兩點法、三點法、五點法。通常，水深H在2m以上的采用五點法，水深在1—2m之間的采用三點法，水深在1m的以下采用1—2點法。

4.1.4操作步驟

1）從測深垂線中選擇測速垂線，并編號。

2）從距離索讀出各測速垂線起點距。

3）測水深，用測深桿進行。

4）選定測點位置，把流速儀放入。

5）記錄，從第一個信號開始，按動記時表（此信號不統計），第二個信號開始記數，在記時表跑到120s左右，正好信號出現時止表。記錄信號數、時間、垂線號數、測點水深及起點距。

4.2流量計算

計算步驟是由測點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測點流速

R 、C儀器給定

式中：

N----信號數與每信號轉數（給定n）相乘

T----測點測流歷時（120s左右）

4.2.2垂線平均流速

一點法：Vm=V0.6

二點法：Vm=（V0.2+V0.8）/2

三點法： Vm=（V0.2+V0.6+V0.8）/3

五點法： 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，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算。

Vi=（Vmi+Vmi-1）/2

4.2.4部分面積Ai

根據兩垂線所成圖形，按幾何面積計算

4.2.5部分流量

Qi=Vi×Ai

4.2.6全斷面流量計算

Q=ΣQi

用電子表格編制一個流量計算表，首先在表格上輸入起點距、距離及終點距，再輸入距離中行對應的水深和流速，然后在表格上依依設置計算公式，這樣每輸入一個數值，整個運算都在變，這種測流計算方法更加簡捷高效，能更好地為生產和科研服務。

5、使用流速儀注意事項

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

5.2流量計算時注意岸邊流速系數的選擇，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。

結語：

膠東調水工程是山東省最大的跨流域遠距離調水工程，也是南水北調東線工程的一部分，是山東省水資源優化配置，緩解膠東地區水資源供需矛盾，改善當地生態環境的重要水利基礎設施。膠東調水工程渠首測流站位于濱州市博興縣打漁張引黃灌區內，是膠東調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用計算機軟改進流速儀計算，使這種測流計算方法更加簡捷高效，能更好地為生產和科研服務。