培训教材流速仪测流法水工建筑物量水率定
流速仪测流法
及水工建筑物量水率定
郭宗信
河北省石津灌区管理局
第一章流速仪测流法
第一节流速仪测流的基本方法
与测线布设
流速仪测量河渠流量是利用面积～流速法，即用流速仪分别测出若干部分面积的垂直于过水断面的部分平均流速，然后乘以部分过水面积，求得部分流量，再计算其代数和得出断面流量。
从水力学的紊流理论和流速分布理论可知，每条垂线上不同位置的流速大小不一，而且同一个点的流速具有脉动现象。所以用流速仪测量流速，一般要测算出点流速的时间平均值和流速断面的空间平均值。即通常说的测点时均流速、垂线平均流速和部分平均流速。
（一）基本方法
流速仪测流，在不同情况或要求下，可采用不同的方法。其基本方法，根据精度及操作繁简的差别分为精测法、常测法和简测法。
1.精测法：
精测法是在断面上用较多的垂线，在垂线上用较多的测点，而且测点流速要用消除脉动影响的测量方法。用以研究各级水位下测流断面的水流规律，为精简测流工作提供依据。
2.常测法：
常测法是在保证一定精度的前提下，在较少的垂线、测点上测速的一种方法。此法一般以精测资料为依据，经过精简分析，精度达到要求时，即可作为经常性的测流方法。
3.简测法：
在保证一定精度的前提下，经过精简分析，用尽可能少的垂线、测点测速的方法叫简测法。在水流平缓，断面稳定的渠道上可选用单线法。
（二）测线布设
测流断面上测深、测速垂线的数目和位置，直接影响过水断面积和部分平均流速测量精度。因此在拟订测线布设方案时要进行周密的调查研究。
国际标准规定，在比较规则整齐的渠床断面上，任意两条测深垂线的间距，一般不大于渠宽的1/5，在形状不规则的断面上其间距不得大于渠宽的1/20。测深垂线应分布均匀，能控制渠床变化的主要转折点。一般渠岸坡脚处、水深最大点、渠底起伏转折点等都应设置测深垂线。
测速垂线的数目与过水断面的宽深比有关。精测法的测速垂线数目与宽深比的关系式为：
B
N0=2
D
式中：N0——测速垂线数目；
B——水面宽；
D——断面平均水深。
常测法的垂线数目与宽深比的关系式为：
B
N0=
D
简测法的测速垂线数目及其布置，应通过精简分析确定。主流摆动剧
烈或渠床不稳的测站，垂线不宜过少，垂线位置应优先分布在主流上。垂线较少时，应尽量避免水流不平稳和紊动大的岸边或者回流区附近。
由于灌溉渠道的断面一般都比较规则，有些测站修建了标准断面，故可将测深垂线与测速垂线合并起来。即在测线处既测深又测速。
根据实际情况，垂线可等距离或不等距离地布设。若过水断面对称、水流对称，则垂线应尽量对称布设。表1给出了平整断面上测线布设标准，供实际工作中参考。
表1 平整断面上不同水面宽的测线布设
第二节断面测量与流速测量
（一）断面测量
断面测量包括测线间距（部分宽）测量和水深测量。在测桥上测流时测线间距一般在布置测线时设置固定标志，其间距均事先测出，测流时只需测量水边宽度。缆道测流时，测线间距是由循环索控制，水文绞车计数器显示的，因此计数器的读数与循环索的行进距离之间的比例应率定准确。
水深测量多用悬索或测秆直接观读，用悬索测深时，由于水流的冲击作用，入水后悬索向下游偏斜，一般偏角不大时，将湿绳长度视为水深，若偏角大于10°时则需修正湿绳长度后才得水深值。
用测秆测深时，往往有壅水现象，因此要修正壅水影响的水深误差。即在观读水深时，减去壅水高度。在混凝土衬砌的断面上测流，水深测量应注意测秆底盘下面一段尖端的高度，根据分化刻度的起始位置，进行相
应的处理。无论使用何种测具测量水深，测量时都应保持垂直状态。
在衬砌的标准测流断面上，若断面无淤积，水流稳定时，可以设置固定水尺，用水准仪测出水尺零点与各测线处渠底的高差，就得到每条测线处的实际水深值。即：
H j =h ±Δh j
式中： H j ——第h 条垂线处的实际水深；
h ——水尺读数；
Δh j ——第j 条垂线处渠底与水尺零点的高差。 （二）流速测量
测量垂线平均流速的方法，通常有积深法和积点法。积深法的垂线平均流速计算公式为：
V m =D
1
D
Vdy
式中： V m ——垂线平均流速； D ——垂线水深；
V ——垂线上任一深度y 处的流速。
积深法属于垂直方向的积分法，从理论上讲，在不考虑其它影响因素时，此法具有较高的精度。然而，最常用的是积点法。积点法是在垂线上按一定规律布置有限的测点施测点流，根据测得的各点流速，推算垂线平均流速。
流速在垂线上的分布规律，对于明渠流，一般采用普朗德—卡门对数模式：
V η=V m （1.116+0.267lg η）
式中：η——相对水深，η=y/D ，y 为自渠底算起的测点深；
V m ——垂线上相对水深η处的流速；
V m ——垂线平均流速。
以V m =1，并以不同的η值代入上式可求得垂线上的相对水深与流速的关系。如表2。
根据垂线流速分布规律，施测垂线上若干个有代表性的测点流速，即可推算出垂线平均流速。
积点法的测速方法一般有以下几种：
1.一点法：施测垂线上一个点的流速，代表垂线的平均流速。测点设在自水面向下计算垂线水深的十分之六处（即0.6D ）。将流速仪悬吊在该点，实测的流速就是这条垂线的垂线平均流速：
V m =V 0.6
2.二点法：测速点设在水面以下0.2及0.8相对水深处，两点的测点流速的平均值即为垂线平均流速：
V m =
2
8
.02.0V V + 3.三点法：测速点设在水面下0.2、0.6、0.8相对水深处，三个测点流速的平均值或加权平均值即为垂线平均流速：
V m =
3
8
.06.02.0V V V ++
或：
V m =
428
.06.02.0V V V ++
4.五点法：测点设在水面（在水面以下5cm 左右处施测，以不露仪器
的旋转部件为准）0.2、0.6、0.8相对水深处及渠底（离开渠底2～5cm ）。各测点流速的加权平均值即为垂线平均流速：
V m =
10
2330
.18.06.02.00.0V V V V V ++++
施测中，具体采用几点法，要根据垂线水深来确定。一般地说多点法较少点法更精确一些，但垂线上流速测点的间距，不宜小于流速仪旋桨或旋杯的直径。为了克服流速脉动的影响，每个测点的测速历时均应在100秒以上。表3给出了不同水深测速方法的选择参考标准。
表3 不同水深的测速方法
第三节 断面流量计算
断面流量计算一般采用平均分割法。计算步骤如下：
1.计算测点流速：根据施测记录的转数和历时，按流速公式V=kn+C ，计算测点流速；
2.计算垂线平均流速：根据实测情况，按垂线平均流速的计算方法，求出各测线的垂线平均流速：V m1、V m2……V m （n-1）；
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的平均值：
V 2=21
（V m1+V m2）
V 3=2
1
（V m2+V m3） … … … …
水边部分平均流速（V 1或V n ），等于近岸测线的垂线平均流速（V m1或V m
（n-1）
）乘以岸边流速系数α：
V 1=αV m1 V n =αV m （n-1）
岸边流速系数α，与渠道的断面形状、渠岸的糙率、水流条件等有关。
合理地选取α值，对提高流量施测精度有显着影响。α值可以通过实测确定。
4.计算部分面积：部分面积由相邻的两条测线处的水深的平均值乘以测线间距而得，如图1中：
f 2=21
（D 1+D 2）b 2
f 3=2
1
（D 2+D 3）b 3 … … … …
两水边部分面积为：
f 1=21D 1b 1
f n =2
1
D n-1b n
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。设各个部分流量为：q 1、q 2、q 3……q n ，则：
q 1=V 1×f 1 q 2= V 2×f 2 q 3=V 3×f 3 … … … q n = V n ×f n
6.计算断面流量：各个部分流量之和即为断面流量（Q ）：
Q=∑=n
i qi 1
流量实测的记录计算表格形式如表4。
表4 测流记载及计算表
校核：计算：
第四节流速仪测量方法的精简分析
（一）常测法的精简分析
1.用精测资料精简分析
根据精测资料，选取一部分测线、测点，缩短测点测速历时，重新计算断面流量，求出与精测流量之间的随机误差和系统误差，如各项误差符合表5的要求，精简方案即可用作常测法。
表5 常测法的误差界限
分析步骤如下：
（1）绘制流速横向分布图。根据流速横向分布情况，合理地选择布设垂线，使精简垂线后，流速横向分布能基本上维持原形；
（2）绘制流速垂直分布图。根据流速垂线分布情况拟定测点精简方案；
（3）根据上述初步选定的测线测点，用少数精测资料，进行精简前后单宽流量计算，并绘出单宽流量横向分布图，比较不同精简方案的这种图形，选择流量误差小者，进行全面的精简分析计算；
（4）将所有精测资料，按拟定的几种精简方案，重新计算断面流量。然后将每一个精简方案的流量成果与精测法流量成果比较，进行误差分析。按规范标准（见表5）确定合理方案。
2.常测法分开精简法
所谓分开精简分析，是采用垂线、测点分开作精简计算，适用于难以取得精测法资料的测站。其分析步骤是：
（1）在测流断面上选择有代表性的少数测速垂线，用多点法在各级水
位分别测速，取得30次以上的资料。然后，分别计算每种精简测点方案的垂线平均流速，并与多点法比较，计算相对误差，并统计系统误差及累积频率75%和95%的随机误差；
（2）按正规精测法布置测速垂线，而用少点法在各级水位测流，取得不少于30次以上资料后，进行垂线精简，并分别计算各精简方案的流量相对误差。再统计系统误差及累积频率75%和95%的随机误差；
（3）将上述两项分开精简的各种方案，进行不同的组合，产生若干精简方案，这些方案的误差计算方法如下： 综合随机误差：
m=n
m m d x ?+α2
2
式中： m ——断面流量随机误差的综合值；
m x ——用多线少点资料精简垂线的误差； m d ——用多点法资料精简测点的误差； n ——各多线资料中测速垂线数的平均值； α——不等权系数，1＞α＞
n
i
q q ，其中i q 为部分流量的均值，采用总流量除以垂线数，q n 为最大部分流量。
综合系统误差：
X Q =X d +X x
式中： X Q ——断面流量的综合系统误差；
X d ——精简测点使流量产生的系统误差； X x ——精简垂线使流量产生的系统误差；
当上述综合随机误差和综合系统误差符合规范标准（表5）时，则精简方案成立。
（二）简测法的精简分析
对于断面比较稳定的测站，可采用一线一点法、两线一点法、一线两点法、一线三点法等精简方案。
步骤如下：
（1）选几种中高水位的精测法（或常测法）资料，绘综合断面图及V m/V （垂线平均流速与断面平均流速的比值）横向分布曲线。选择V m/V比较稳定的几个部位，作为初步拟定单位流速（V0）的分析位置；
（2）在上述初步确定部位附近，取测速垂线的全部测速资料，摘出各垂线和测点的实测流速，计算单位流速（一线一点法、一线两点法或一线三点法等）；
（3）以各次精测法（或常测法）的断面平均流速与单位流速点绘关系图，通过点群重心绘出关系线。该关系线一般为直线，用图解法定出直线方程，即为断面平均流速（V）与单位流速（V0）的换算公式：
V=aV0+b
式中：V——断面平均流速；
V0——单位流速；
a——系数（直线斜率）；
b——常数（或直线的截距）。
（4）用精测法（或常测法）的断面平均流速与换算公式计算的断面平均流速相比较，进行误差分析，若各项误差符合表6中的规定，则精简方
案成立。
表6 简测法的误差界限
第五节流速仪的使用与保养
正确地使用与保养流速仪，对测速成果质量和仪器的使用寿命都有很大影响，测流人员必须对此给予足够的重视。
（一）测流仪的安装
1.旋桨式流速仪的安装
（1）打开仪器箱盖，拨开转动部分的压栓，轻轻取出身架部件；
（2）拧松身架侧面的固轴螺丝，取出旋桨部件；
（3）向身架腔注仪器油，油量为孔高的1/3；
（4）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。一般只要把旋桨部件插入到底即可。如果间隙太小，有磨边现象，则应把旋桨部件稍拨出一些。待调整正确后，即可把固轴螺丝固紧。固紧螺丝时应注意勿用力过猛，以免顶斜旋轴。
2.旋杯式流速仪的安装
（1）打开仪器箱盖，手持轭架取出仪器；
（2）松开轭架顶螺丝，卸下旋盘固定器；
（3）在顶头内注满仪器油，装上顶针，调好旋盘轴向间隙固紧轭架顶螺丝。旋盘轴向间隙为0.03～0.08mm，手感旋盘沿轴向有轻微活动间隙即
可；
（4）装上尾翼，将平衡锤调节在适当位置固紧，使仪器在水中保持水平。
（二）流速仪养护的一般规则
小心地使用和仔细地养护，可保证流速仪正常地、可靠地工作，并且获得可靠的流量资料。为此，应注意下列规定：
1.仪器及全部附件应完全良好和清洁地保存在仪器箱内，并放置在干燥、通风的房间柜中；
2.拆卸、清洗及安装仪器以前，必须通晓仪器的结构和拆洗方法；
3.仪器各部分均不能任意碰撞，旋杯、旋桨、旋轴、轭架等尤须注意；
4.顶针、顶窝、球轴承等易锈零件，必须经常加仪器油；
5.仪器油使用HY—8（8号仪表油），不得任意改用其它粘度的油类；
6.仪器安装好后，要轻提轻放，防止快速空转，以保证其性能稳定；
7.仪器工作完毕出水后，应立即就地用干毛巾擦干水分。如仪器上有污物或泥沙，要先用清水冲洗干净，然后擦干。卸成原来的各部件，妥善地安置在仪器箱内指定的位置。旋杯式流速仪要把顶针卸下，转上旋盘固定器；
8.关闭箱盖时，务必小心，不宜过猛。如遇关闭不平服时，应立即检查内部安放情况，决不可硬压；
9.仪器长期储藏不用时，易锈部件（如轴承、顶针等）必须涂以黄油保护。
（三）仪器的检查与检定
新领到或检定回来的仪器，应当进行全面检查，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。
灵敏度的试验，就是将仪器按规定装好后，手持仪器身架，吹动旋桨（旋杯），观察其转动情况。如果启动灵活停止徐缓，没有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，必要时做简单修理。如故障较重时，需送交检修站维修。
流速仪使用时间过长或有损坏，为保证流速公式的可靠性，必须进行检定。一般情况下，流速仪发生下列问题之一时应停止使用，进行检定：
1.旋转不灵；
2.旋转部件变形；
3.轴承锈蚀严重或顶针、顶窝有显着磨损；
4.仪器使用中实测流速超过允许的最大流速范围；
5.经与性能好的仪器比测，确认误差过大的；
6.正常使用2—3年的（有效工作时间300小时）。
第六节岸边流速系数
岸边流速系数是流速仪施测中由岸边测线的垂线平均流速推算岸边部分平均流速的一个折算系数。流量测验规范规定, 若无实测资料，可采用以下参考值：
规则土渠的斜坡岸边：α=0.67～0.75
梯形断面混凝土衬砌渠段：α=0.8～0.95
不平整的陡岸边：α=0.8
光滑的陡岸边：α=0.9
死水边：α=0.6
两岸边视实际情况，岸边流速系数可采用不同数值。
灌溉渠道中的梯形断面渠道符合规范要求的条件,但选用上述给定的α值。往往与实际不符。实测表明,一般可引起实测流量2％～4％的误差。
岸边流速系数的大小与渠道的断面形状、渠岸糙率、水流状态及水边宽度等有关。岸边流速系数选值不当引起的误差, 实际上是由测速垂线数目不足导致的误差,消除的方法就是采用实测的岸边流速系数值。
岸边流速系数的实测, 即在测流断面上的近岸基本测线与水边之间,采用加密测线的方法,精测边角部分的流量和边角面积,求出边角部分平均流速,据此推算出实测的岸边流速系数。具体方法如下:
1. 如图2所示。在测流断面基本测线D1与水边之间布设若干加密测线h1、h2、h3、……、h n。加密测线的间距一般为水边宽的1/10～1/5。
2. 在近岸基本测线及各加密测线上,按精测法的要求测速。最边一条测线h n,可用一点法。
3.计算相邻测线间的部分流量q i。水边余角的部分流量计算, 仍需选用规范的岸边流速系数,由于余角很小,此时岸边流速系数的影响甚微,可忽略不计。
4. 计算边角部分总流量Q边和总面积ω边及边角部分平均流速V边:
Q边=∑q i (i=1,2,……,n)
ω边=∑ωi (i=1,2,……,n)
V边=Q边/ω边
5. 求出岸边流速系数实测值:
α=V边/V1
式中: V1---近岸基本测线D1的垂线平均流速。
依上述方法, 实测不同水位的岸边流速系数。当积累了足够的资料时,一般不少于8次，采用格拉布斯法则对实测数据进行判别,剔除异常数据后,其平均值即为岸边流速系数最佳值。在测流中采用,可消除由于岸边流速系数取值不当所引起的系统误差。
第二章水工建筑物量水流量系数的率定利用水工建筑物量水是一种简单经济的量水方法。通常灌区用以量水的建筑物多以堰闸为主。堰闸量水首先要根据不同的闸型，水流形态，选择适当的流量计算公式。然后根据观测的有关变量进行推流。对于某一特定的量水建筑物，在选定了流量公式以后，其量水精度的关键是流量系数。实际工作中，采用水利学中流量系数的理论值推流往往与实际流量不符。这主要是由于水利学中流量公式推导时考虑的是有效水头H0，而流量测验推流时则只考虑实测水头H，忽略了行近流速V0产生的流速水头aV02/2g的影响，流速水头虽然在水尺上观测不到，但实际上对过水流量起着作用。另外，由于工程条件和水流条件的限制，水尺有时不能按要求的位置安设而影响实测水头。因此，率定堰闸的流量系数，对提高其量水精度是非常必要的。
一、实测率定方法
用流速仪率定量水建筑物，要在建筑物上（或下）游水流稳定的平直
渠段上设置测流断面。（一般设在建筑物下游100—300米处）。在用流速仪测流的同时，观测与堰闸过水流量有关的相应项目。对于无闸自由流，只需观测上游水位；无闸潜流需观测上游水位和下游水位；有闸控制流态，则需观测闸前水位、闸后水位和提闸高度等。
率定工作需在渠道流量稳定时进行，以免因水位大起大落而影响测流精度。水位观测应在流速仪施测的始末各观读一次，若变化不大，可取其平均值作为相应水位。
二、率定资料的分析
1、堰闸量水流量系数的分析：
判别流态，选择适当的公式后，根据实测流量及相应水位，推求实测的流量系数值。实践表明，流量系数是随上、下游水位、提闸高度等因素变化而变化的。不同流态的流量系数有不同的流量公式和相关因素见表7。因此在率定时，也要作相应处理。
表7 堰闸出流的流量公式及流量系数相关因素
式中： Q—过闸流量（米3/秒）；
H—上游水深或闸前水深（米）；
B—堰闸宽度（米）；
Z H—上、下游水位差（米），Z H=H-h H
h H—下游水深（米）；
h g—提闸高度（米）；
Z1—闸前、闸后水位差（米），Z1=H-h1；
m、mˊ、μ、μˊ—流量系数；
ｇ—重力加速度，ｇ=9.81米/秒2；
ε—垂向收缩系数，平底闸：ε=0.65；
闸后有跌坎：ε=0.5
根据不同情况，率定资料的分析方法一般有以下几种：
（1）、流量系数曲线（公式）法：
在积累了足够的（一般在30测次以上）各级水位的率定资料后，可点绘流量系数与相关因素的关系曲线。或用回归分析法，利用计算机分析出流量系数与相关因素的关系式。将分析出的曲线或公式同实测资料相比较，进行误差计算分析，若各项误差不超过允许限值（见表8），即可用于推流。
表8 量水建筑物率定误差限值
（2）、流量系数分级处理法：
由于灌溉渠道中流量的计划性较强，在一定时期内的流量变化不大，因此不容易测得全水位级的率定资料。有时由于用水计划的要求，某些堰
闸的过水流量总保持在某一、二个水位级。这种情况，可以采用流量系数分级处理法。即将同一级水位的流量系数率定数据通过格布拉斯（Grbbus）法则检验后，舍弃异常点据，求其算术平均值，作为这一级水位时的流量系数率定值。应用其推流时，应注意不同流量（或水位级）要采用相应的流量系数率定值。
关于水位分级，应根据具体情况，通过点绘散点图来分析确定。
石津灌区用于量水的水工建筑物全部率定出了较稳定的量水流量系数值或流量系数公式。表9为部分闸的流量系数实测率定值与理论值的比较，相对误差在±0.8%—±26.7%之间，由此可见，用流速仪率定流量系数对提高建筑物量水精度有较大的意义。
表9 建筑物流量系数的理论值与率定值比较
2、堰闸流量公式的逐步图解法
在用于量水的建筑物中，经常遇到有些堰闸（特别是枢纽工程）的进口型式、翼墙型式、水流形态以及水尺位置等条件与水力学理论要求的应
流速仪测流法
中国灌区协会“全国灌区量水技术研讨班”教材 流速仪测流法 及水工建筑物量水率定 郭宗信 河北省石津灌区管理局
第一章流速仪测流法 第一节流速仪测流的基本方法 与测线布设 流速仪测量河渠流量是利用面积～流速法，即用流速仪分别测出若干部分面积的垂直于过水断面的部分平均流速，然后乘以部分过水面积，求得部分流量，再计算其代数和得出断面流量。 从水力学的紊流理论和流速分布理论可知，每条垂线上不同位置的流速大小不一，而且同一个点的流速具有脉动现象。所以用流速仪测量流速，一般要测算出点流速的时间平均值和流速断面的空间平均值。即通常说的测点时均流速、垂线平均流速和部分平均流速。 （一）基本方法 流速仪测流，在不同情况或要求下，可采用不同的方法。其基本方法，根据精度及操作繁简的差别分为精测法、常测法和简测法。 1.精测法： 精测法是在断面上用较多的垂线，在垂线上用较多的测点，而且测点流速要用消除脉动影响的测量方法。用以研究各级水位下测流断面的水流规律，为精简测流工作提供依据。 2.常测法： 常测法是在保证一定精度的前提下，在较少的垂线、测点上测速的一种方法。此法一般以精测资料为依据，经过精简分析，精度达到要求时，即可作为经常性的测流方法。
3.简测法： 在保证一定精度的前提下，经过精简分析，用尽可能少的垂线、测点测速的方法叫简测法。在水流平缓，断面稳定的渠道上可选用单线法。 （二）测线布设 测流断面上测深、测速垂线的数目和位置，直接影响过水断面积和部分平均流速测量精度。因此在拟订测线布设方案时要进行周密的调查研究。 国际标准规定，在比较规则整齐的渠床断面上，任意两条测深垂线的间距，一般不大于渠宽的1/5，在形状不规则的断面上其间距不得大于渠宽的1/20。测深垂线应分布均匀，能控制渠床变化的主要转折点。一般渠岸坡脚处、水深最大点、渠底起伏转折点等都应设置测深垂线。 测速垂线的数目与过水断面的宽深比有关。精测法的测速垂线数目与宽深比的关系式为： B N0=2 D 式中：N0——测速垂线数目； B——水面宽； D——断面平均水深。 常测法的垂线数目与宽深比的关系式为： B N0= D 简测法的测速垂线数目及其布置，应通过精简分析确定。主流摆动剧烈或渠床不稳的测站，垂线不宜过少，垂线位置应优先分布在主流上。垂线较少时，应尽量避免水流不平稳和紊动大的岸边或者回流区附近。 由于灌溉渠道的断面一般都比较规则，有些测站修建了标准断面，故
培训教材流速仪测流法水工建筑物量水率定
流速仪测流法 及水工建筑物量水率定 郭宗信 河北省石津灌区管理局 第一章流速仪测流法 第一节流速仪测流的基本方法 与测线布设 流速仪测量河渠流量是利用面积～流速法，即用流速仪分别测出若干部分面积的垂直于过水断面的部分平均流速，然后乘以部分过水面积，求得部分流量，再计算其代数和得出断面流量。 从水力学的紊流理论和流速分布理论可知，每条垂线上不同位置的流速大小不一，而且同一个点的流速具有脉动现象。所以用流速仪测量流速，一般要测算出点流速的时间平均值和流速断面的空间平均值。即通常说的测点时均流速、垂线平均流速和部分平均流速。 （一）基本方法 流速仪测流，在不同情况或要求下，可采用不同的方法。其基本方法，根据精度及操作繁简的差别分为精测法、常测法和简测法。 1.精测法： 精测法是在断面上用较多的垂线，在垂线上用较多的测点，而且测点流速要用消除脉动影响的测量方法。用以研究各级水位下测流断面的水流规律，为精简测流工作提供依据。 2.常测法：
常测法是在保证一定精度的前提下，在较少的垂线、测点上测速的一种方法。此法一般以精测资料为依据，经过精简分析，精度达到要求时，即可作为经常性的测流方法。 3.简测法： 在保证一定精度的前提下，经过精简分析，用尽可能少的垂线、测点测速的方法叫简测法。在水流平缓，断面稳定的渠道上可选用单线法。 （二）测线布设 测流断面上测深、测速垂线的数目和位置，直接影响过水断面积和部分平均流速测量精度。因此在拟订测线布设方案时要进行周密的调查研究。 国际标准规定，在比较规则整齐的渠床断面上，任意两条测深垂线的间距，一般不大于渠宽的1/5，在形状不规则的断面上其间距不得大于渠宽的1/20。测深垂线应分布均匀，能控制渠床变化的主要转折点。一般渠岸坡脚处、水深最大点、渠底起伏转折点等都应设置测深垂线。 测速垂线的数目与过水断面的宽深比有关。精测法的测速垂线数目与宽深比的关系式为： B N0=2 D 式中：N0——测速垂线数目； B——水面宽； D——断面平均水深。 常测法的垂线数目与宽深比的关系式为： B N0= D 简测法的测速垂线数目及其布置，应通过精简分析确定。主流摆动剧
电波流速仪使用方法
随着社会的发展，我们会发现很多的水灾也越来越少了，这是因为科技也在发展，发明出的电波流速仪，它主要用于野外巡测、洪水、溃坝、决口、泥石流等应急测量，尤其适用于汛期抢测洪峰。其自动化程度高、性能可靠、工作稳定、维护方便。在我国长江三峡、黄河小浪底截流、黄河防汛、松花江水污染及四川堰塞湖抗震救灾等中得到很好应用。 该设备的雷达频率优势，使得具有较强抗雨衰和雪衰能力，可以在恶劣气候条件下正常使用。但是我们还是要知道其使用方法。 操作流程 一、开/关机 单击“开关”键，设备上电，等待几秒后，显示主界面。 二、水平角设置 电波流速仪开机后，水平角默认值为0，在岸边测量时，应根据水流方向和设备到测量点之间连线的水平夹角，可以通过菜单栏里的水平角设置或“水平角/-”快捷按键设置设备的水平角（水平角应控制在0~60°范围内），以便电波流速仪输出准确的水表面流速。设备中的水平角设置以5°为间隔，该角度与实际水平夹角误差越小，流速仪测得的流速越精确。 三、启动测量及测量结果保存 在开始测量前，需根据现场实际情况完成水平角和降雨模式等参数设置，才可启动流速测量，操作步骤如下： （1）电波流速仪处于显示主界面。
（2）将透镜天线对准水面，调整垂直角并固定（垂直角要控制在50～60°范围内，建议55°）。 （3）扣动扳机开始测量，计时开始。 （4）启动测量界面。 （5）结束测量。 （6）测量结束后，出现闪烁“Store”标识，闪烁约5 秒后自动消失。 （7）如需保存此次测量数据，须在闪烁“Store”标识消失前，点击“保存”键，则保存当次测量数据（最大可保存10 次数据）。 （8）闪烁“Store”标识消失后，自动返回显示主界面。 四、回查历史数据 （1）电波流速仪处于显示主界面。 （2）点击“回查/+”键，进入历史数据回查界面。 （3）多次点击“回查/+”键，依次查看多次测量的历史数据。 （4）等待约5 秒后，自动返回显示主界面。 五、导出数据（选配） （1）如需导出电波流速仪保存的历史数据，则需将设备用USB 转485 串口数据线和PC 相连，（数据导出时，电波流速仪需在开机状态）。 （2）在PC 上打开航征公司“电波流速仪数据读取软件”，选择对应的串口，点击“读取”键。 （3）数据读取成功后，点击“确定”键。
机械流速仪的装配与测试
流速仪的装配与测试 一、要求： 1. 了解流速仪的主要构造及其作用、仪器的性能。 2. 掌握流速仪的装配步骤与保养方法。 3. 了解流速仪测流的基本方法。 二、容： (一)旋杯式流速仪 1．LS一68型旋杯式流速仪的主要结构及其作用 LS一68型旋杯式流速仪的主要结构有转子部分，接触部分，轭架及尾翼等四大部分，其结构图见图3—1。 转子部分是由旋杯，旋盘，旋轴，预针及轴套座等组成的，它是位于仪器的头部，当水流流动冲击了仪器，使其转动，并通过它传递到接触部分，借此来测出水流的速度。 接触部分它包括了偏心筒，齿轮及凸轮，接触丝等部件，为传讯的机构，其中齿轮与转子部分的旋轴接触，并一起旋转、68型旋杯式流速仪，其转轴旋转20 转，齿轮旋转一周，齿轮侧面有凸轮与之同轴转动，凸轮有四个突出之处，故当接触丝与之接触时，则旋轴每转5转接通电路一次，借此送一个信号。轭架是为支持并联结旋转机构(转子部分)，传讯机构(接触部分)尾翼及有关附属设备的机体。 尾翼系由纵横垂直交叉的四叶片构成的，纵尾翼下方有一狭长槽，在槽中附有可移动的平衡锤，尾翼是用以平衡仪器及使仪器迎向水流的机构。 2. LS一68型旋杯式流速仪的性能 仪器适用于V＝0.2～4.0M／S的河流中，个别灵敏度较高时低速可以测到0.1M／S，率定流速公式的均方误差在上述测速围不超过±1.5％。 仪器构造简单、拆装方便为其特点。本仪器在测流时。旋杯是旋杯式流速仪的重要特征。3．LS一68型旋杯流速仪的装配 1)拆装的容 拆装旋杯式流速仪的头部，包括旋盘、旋杯、旋轴，顶针、顶头小螺丝扣，套座偏心筒，察看齿轮，接触丝，并了解以上几个零件互相关系。
流速仪在渠道测流时应注意的几个关键环节
流速仪在渠道测流时应注意的几个关键环节 摘要：文章介绍了流速仪在渠道测流工作时的主要原理，在整个测流工作时，科学合理选择测流断面、垂线数目，并采用平均分割法来计算渠道断面的流量，分析测流时出现误差的主要原因，指出应注意问题，为渠道测流工作提供一定借鉴。 关键词：流速仪；渠道测流；关键环节 渠道测流能够促进灌溉区域科学合理应用水资源，并执行正确的用水规划，也是提升经济管理的有效措施。相关灌溉职能部门需要依靠渠道测流准确及时地了解和掌握引水输水规划、水资源分配情况，并以此作为依据开展按量收费。渠道测流能够提升灌溉区域基础灌溉工作效率，节约水资源，进一步加强水资源利用率。流速仪作为量水方式，在供水生产领域发挥重要作用，其测量结果对量水准确性产生影响。文章将简要介绍流速仪工作原理，并讨论将其应用在渠道测流中应注意的几个关键问题。 一、工作原理 文章所提及到的流速仪为旋桨式，将其置入水渠道中时，流速仪会感应到渠道中水流作用，进而刺激旋桨，随即产生回转运动。我们用“r”表示回转率，“S”表示流速，那么两者存在的函数关系为S=f（r）（注：函数关系通过水槽试验得出）[1]。根据测量记录中对转数和时间的记载，可按照流速相关公式将测点的流速测试出来。流速仪在渠道测流时，流量确定方法为“面积～流速法”，分别测量若干个部分面积的平均流速，注意要垂直于断面。将平均流速与部分过水面积相乘，得出部分流量，后将其代数和计算处理，最终得到整个断面的流量。 二、渠道测流断面 1.断面选择与计算 在选择渠道测流断面时，应注意断面平整，且不存在明显变形现象，尽量保证比降一致。测流时，要选择在水流平稳、流速均匀的渠段上实施，渠段区域内不能有阻碍水流正常流向的杂物或建筑物；通常，干、支渠在测流时，渠段长度至少不低于50～100m，而斗分渠道渠段长度为30～50m。测流前，要在上、中、下三个区域分别选择出间距相等的断面，并设置水尺和相应标识。在中段断面垂直渠道水流方向上拉一道水平线，沿着水平线每隔0.2～0.4m距离测量出1个水深值。后按照三角形、矩形以及梯形的面积计算方法，将过水断面的面积计算出来[2]。 2.垂线数量 测量深度和测速垂线数量、位置对断面面积、平均流速的测量准确程度产生直接影响，垂线中测速点的数量不仅基于测流准确度要求，还应重点考虑如何更
流速仪法流量监测方案分析确定
流速仪法流量监测方案分析与确定摘要：确定流量监测方案是规范水文测站正常开展流量测验的必要基础工作，亦是制定《测站任务书》中有关水文测验部分的主要技术条文。确定合理的流量监测方案，可保证单次流量测验精度，即保证单次流量测验误差不超过允许误差。本文采用崖口水文站1984年至2007年实测流量和实测水位测验成果资料，通过对多年径流量采用频率计算的方法，求得丰、平、枯水的相应典型年，进而求得典型年的相应水位。在此基础上，根据分析计算的宽深比和断面概化垂线流速分布形式参数，确定高、中、低水的流量监测方案。 关键词：典型年；宽深比；垂线流速分布形式参数；流量监测方案 analysis and determination of flow monitoring scheme by velocity instrument method li wei-hua (tangqin hydrology and water resources survey bureau of hebei province，hebei，tangshan 063000) abstract: determination of flow monitoring scheme is the necessary basic work for the normal development of discharge measurement in hydrometric station specification and the main technical provisions for making survey station project
实验二 流速仪(旋杯式和旋浆式)的拆装
实验二流速仪 (旋杯式和旋浆式) 的拆装 要求: 1了解流速仪的主要构造与工作原理 2 掌握流速仪的使用方法 一ZSX-3 型直读流速流向仪 ZSX-3 型直读流速流向仪是一种能同时测流速流向的新式仪器. 1构造与原理 结构见图所示。仪器分为水上和水下两部分。水下部分主要由旋转、身架和尾翼组成，且尾部有一个定向磁钢及一个传讯线圈，由于结构的原则，加双尾翼，为避免铅鱼、钢丝绳等铁体对磁钢的影响，转轴上下均用铜悬杆隔开；水上部分主要为直读流速显示器，水下的流速流向讯号通过六芯电缆传入显示器内。 流速计算是按直线公式设计的，当流速大于0.2米/秒时， V=K.N/T+C 式中V------流速；
K------水力螺距系数； N------旋浆转数； T--------时间； C------仪器常数； 测流向是根据“磁性同步器原理”设计的，即传递器作任何转动时，指示器的指针也旋转同样的角度。 2安装 首先将尾翼用固尾螺丝紧固在身架上，将旋浆放在转轴套上，转轴套上、下用铜悬杆联接，下面再吊铅鱼，上面接钢丝绳，再将六芯电缆上的密水插头端接在插座上，要用扳手固紧才能防水，线的另一端接在显示器上。电池盒内装四节干电池（注意“+”、“-”极），接入显示器后接电源插座。 3使用方法 1、K值选择：从流速仪检定公式中找出仪器的K值，然后将K值选择开关置于相应挡位； 2、C值选择：它是专门用来预置流速仪C值的。横线上方是用50秒测流时预置C值,有两个挡位；横线下方是用100秒测流时预置C值，有四个挡位供选择。使用时，首先从流速仪检定公式中找出仪器的C值，然后按四舍五入的原则将C值选择开关置于相应挡位； 3、直读挡：当测点流速大于0.2米/秒，测流时，将流速开关置于该挡位，启动复零开关； 4、计数挡：当流速低于0.2米/秒时，用此挡位； 5、测流向：将流向开关置于“开”位置，等指针平稳后即可读取流向值，流向值最好取几次的平均值，流向耗电较大，必须随测随开，由于流向开关对测速有影响，故不宜在测速时开动流向开关； 6、仪器用完后，流速开关拨到“电源关”上，流向开关置于“关”上。 二旋杯式流速仪的拆装 以LS-68 型旋杯式流速仪为例,其构造如图所示:
非接触流速仪
以前，我们更加注重水资源的开发利用，把水资源用于灌溉和发电，所以过去我们修建了各种规模的水电站、水库和闸门。这些水利水电设施的建立，使下游河道长期断流，导致下游生态恶化，水循环遭到破坏。加强对河湖水量的调控管理，采取闸坝联合整治、生态补水等措施，合理安排闸坝泄洪水量和泄洪周期，保持河湖基本生态需水量，以确保旱季生态基本流量为重点，科学确定生态流量。 以往，传统的水电站、水库、闸门等机组流量监测多采用闸门水位计或人工估算，流量测量几乎没有准确度。为了在许多地方安装生态流量监测设备，保证下游生态流量最小，维护下游生态环境。一般来说，河流生态基流应大于正常流量的10%，河流的水生态和两岸的陆地生态才能发挥正常作用。 一种手持式电波（雷达）流速仪也是非接触的，采用k 波段电波对河流、污水、泥浆、海洋进行非接触式的流速测量。该仪器体积小巧、手持式操作、锂离子电池供电、使用简便。不受污水腐蚀、不受泥沙干扰，通过非接触式测量，确保了测量者的安全。仪器包括一
个高敏感度的平面窄带雷达探头和角度计，仪器采用手持式操作。内嵌的操作软件是菜单式的，容易操作。 非接触式流速仪测量，不受泥沙、漂浮物的影响，适用于一般河道、渠道流量测量，尤其适用于高洪、急流、高含沙量、高污染的流速测量。本产品自动化程度高、安装维护方便，可安装于岸边、桥梁固定支架上定点测量或铅鱼、吊箱等运动物体上动态测量。该设备可配合计算机、数据无线传输等设备组成流量自动测量系统，可实现流量远程在线监测。 手持便携式雷达流量计可广泛应用于野外巡测、防洪防涝、污水监测等领域。其体积小、自动化程度高，尤其适用于汛期和突发状况下的监测。HZ-SVR- 35QH 便携式雷达流量计是自主研发和生产的非接触式测量设备，运用Ka波段（35GHz）微波，对软硬件及算法做了专门优化和设定，确保设备在野外复杂环境条件下能稳定工作。 HZ-SVR-35QH手持式雷达流量计 航征科技是目前国内具有自主知识产权的雷达方案提供商，拥有
流速仪说明书
便携式流速测算仪 便携式流速流量仪（简称便携式流速仪）是专门为水文站、厂矿、环保 监测站、农田排灌、水文地质调查等部门在野外进行明渠流速流量测量而研 制的。 便携式流速仪主要由LS1206B型旋桨式流速传感器(或其它型号的旋杯 旋桨流速仪)、MT-B型流速流量仪、0.4m×4Ф16测杆组成。全套仪器置于 高级铝合金密码箱内。使用时，按图1所示组装成一体，接通信号线，即可 进行各明渠中流速的测量，并自动显示流速。图1. 便携式流速仪安装图 该仪器结构简易、轻巧方便、耗电省、功能齐全、自动化程度高、稳定 可靠，符合国家明渠流量测量标准，是国内目前新型的便携式流速测量仪器。 一．仪器的技术要求： (K/b)N 测速公式：V ＝—————＋ C/a(m/s)(自动计算) K/b 、C/a均为常数 T 仪器编号：＿＿＿＿＿、K或b＿＿＿＿＿、C或a＿＿＿＿＿＿ 测速范围：0.05-7.00 m/s (可到7.00m/s) 测流误差：≤1.5% 显示屏：2×16位液晶显示 测量方式：测杆定位测量（亦可缆绳悬挂定位测量） 温度范围：－20℃- 50℃ 电源：DC5V（四节5号镍氢充电电池）,充满后可连续工作40小时以上. 二．测量原理： 本仪器依据明渠测流的流速面积法原理设计，测出流速即可得流量 Q＝V·S（S为断面面积） 1.流速测定： 测流速时，由水力推动旋桨式转子流速仪旋转，内置信号装置产生转数信号，由下面公式计算流速： (K/b)N V＝—————- ＋ C/a（m/s） T 式中：V：测流时段内平均流速（m/s） b/K：桨叶水力螺距 a/C：流速仪常数 T：测流历时（单位为S） N：T时段内信号数 S：断面面积 Q：流量 本仪器使用时，K/b 、C/a均为常数，测流时，设置T测出N，还可设置S，即可自动算出流速，和流量。 2. 流量的计算： 流量测定根据明渠流量测量的流速面积法，先测出流速再乘以断面面积即得流量，本仪器会自动计算流量。三．仪器的操作使用： 正常时，插上插头，仪器电源即可通电显示上次关机时所选用流速仪参数。参数设置如图1所示：按动一次设置键即可进入Main测流设置。
几种流速仪的测量方法
几种流速仪的测量方法 参考资料：中国环保网（https://www.360docs.net/doc/014335732.html,/） 在供热和空气调节中，常需对流体尤其是气流的速度进行测量。通过它，可以了解飞流的流动规律，也可经过一定计算得到其休积流量、质量流盈或动压等有关参数。 在此要特别指出流速有线流速w与平均流速w之分，如未特殊声明，流速常指平均流速w。测量风速的方法有气压法、机械法与散热率法。气压法是通过测员压差来侧及流速的。 用机械方法测量风速的仪表有翼式风速仪、杯式风速仪，流速测算仪，它是利用流动气体的动压推动机械装置，如图6-1 所示。这两种均由叶片带动叶轮回转，其转速与气流速度成正比。“叶轮转速通过机械传动连接到显示或计数装置，以显示其所测风速的大小。 散热率法是利用流速与散热率成对应关系原理而设计的，或测相等散热暇的时间(卡它温度计)，或测温度的变化，或保持原温度的加热电流讯的变化(热线风速仪)来确定其风速，这一类方法所测最小流速为0.05-0.5m/s,适宜于低流速测量。随着现代科学技术的发展，激光、超声波.射流，甚至利用流体在特定流道条件下产生旋涡均可精确地进行测速，但此类仪表仪格昂贵、专业性强、在实际推广中受到限制，故此不及以上介绍的几种普及。 流速是一个十分重要的控制变量，通过调节这一变俄，可使其它过程条件维持所需的值，保证生产定额和产品质量，它虽常见，但较难精确测量，一般仅有1-5%精度。 NH-TYJ水文流速测算仪是为试用全国缆道整改技术要求，统一解决各种转子式流速仪在测杆、测船、缆道测流等环境条件下流速测算、显示而研制的新型测算仪。该仪器由单片机、液晶显示屏和多用途流速仪信号接口等电路组成。所有流速信号的抗干扰处理采用相关流速信号不突变原理，均由软件技术完成。 利用超声波多普勒原理测量液体流速，利用压力传感器测量液位来检测流量。速度面积模块是ATEX（欧盟潜在爆炸性环境指令）认证1G设备（具有非常高的防护水平） 面积流速测算仪的的特点： ?带有微处理器的数字探头确保读数稳定（防止液位偏差） ?无需量程校准 ?现场一点校准 ?没有温度漂移 ?自动修正泥沙液位 ?对各种不同的液体自动增益控制 ?传感器不受液位降低影响 ?紧凑的模块式设计
流速仪法测流的流量计算
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V m～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 V m～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)
表 2-1（续）某站测深测速取样记载计算表(畅流期流速仪法) 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。
流速仪测流法的误差控制与消除
流速仪测流法的误差控制与消除 摘要：本文介绍了石津灌区流速仪测流中的误差控制与消除方法。以实例介绍石津灌区在运用流速仪测流工作实践中控制和消除已定系统误差的方法。 关键词：流速仪；未定系统误差；随机误差；已定系统误差；误差消除 Abstract: this paper introduces the ShiJin irrigation flow velocity of the error control and is how to eliminating methods. By introducing ShiJin irrigation in the use of velocity apparatus practice how to control and eliminate up system error method. Keywords: velocity apparatus; Contingent system error; Random error; Up the system error; Error eliminate 中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号： 引言 流速仪测流法是流量测验的一种基本方法。《灌溉渠道系统量水规范》（GB/T21303-2007）规定,流速仪的测流成果可用于分析率定水工建筑物流量系数、确定断面水位流量关系曲线、渠道水利用系数等资料。因此，在灌区量水工作中,
流速仪测流的误差控制十分重要。 一、误差分类与来源 流量测验误差可分为随机误差、未定系统误差、已定系统误差和伪误差。随机误差呈正态分布，采用置信水平95％的随机不确定度描述。未定系统误差，应采用置信水平不低于95％的系统不确定度描述。已定系统误差应进行修正。含有伪误差的测量成果必须剔除。流速仪法的测验误差来源于测验过程的各个环节。其误差包括： (1) 、测深误差和测宽误差。是由观测的随机误差和仪器本身所造成的未定系统误差组成； (2) 、流速仪检定误差。由检定的随机误差和仪器本身在测量中所造成的未定系统误差组成； (3) 、由测点有限测速历时导致的误差。是由于流速脉动影响的误差（简称Ⅰ型误差），为随机误差； (4) 、由测速垂线测点数不足导致的垂线平均流速计算误差（简称Ⅱ型误差）。由随机误差和已定系统误差组成； (5)、由测速垂线数目不足导致的误差（简称Ⅲ型误差）。由随机误差和已定系统误差组成。 要提高流速仪法的测流成果精度，必须重视测流过程的每一环节，在仪器选型、断面选择、测线测点布设、计算规则等方面应考虑消除已定系统误差，在测深测宽、仪器定