培訓(xùn)教材--第一章流速儀測(cè)流法第二章水工建筑物量水率定

1、流速儀測(cè)流法及水工建筑物量水率定郭宗信河北省石津灌區(qū)管理局第一章 流速儀測(cè)流法第一節(jié) 流速儀測(cè)流的基本方法 與測(cè)線布設(shè)流速儀測(cè)量河渠流量是利用面積流速法，即用流速儀分別測(cè)出若干部分面積的垂直于過(guò)水?dāng)嗝娴牟糠制骄魉?，然后乘以部分過(guò)水面積，求得部分流量，再計(jì)算其代數(shù)和得出斷面流量。從水力學(xué)的紊流理論和流速分布理論可知，每條垂線上不同位置的流速大小不一，而且同一個(gè)點(diǎn)的流速具有脈動(dòng)現(xiàn)象。所以用流速儀測(cè)量流速，一般要測(cè)算出點(diǎn)流速的時(shí)間平均值和流速斷面的空間平均值。即通常說(shuō)的測(cè)點(diǎn)時(shí)均流速、垂線平均流速和部分平均流速。（一）基本方法流速儀測(cè)流，在不同情況或要求下，可采用不同的方法。其基本方法，根據(jù)精度及操

2、作繁簡(jiǎn)的差別分為精測(cè)法、常測(cè)法和簡(jiǎn)測(cè)法。1.精測(cè)法：精測(cè)法是在斷面上用較多的垂線，在垂線上用較多的測(cè)點(diǎn)，而且測(cè)點(diǎn)流速要用消除脈動(dòng)影響的測(cè)量方法。用以研究各級(jí)水位下測(cè)流斷面的水流規(guī)律，為精簡(jiǎn)測(cè)流工作提供依據(jù)。2.常測(cè)法：常測(cè)法是在保證一定精度的前提下，在較少的垂線、測(cè)點(diǎn)上測(cè)速的一種方法。此法一般以精測(cè)資料為依據(jù)，經(jīng)過(guò)精簡(jiǎn)分析，精度達(dá)到要求時(shí)，即可作為經(jīng)常性的測(cè)流方法。3.簡(jiǎn)測(cè)法：在保證一定精度的前提下，經(jīng)過(guò)精簡(jiǎn)分析，用盡可能少的垂線、測(cè)點(diǎn)測(cè)速的方法叫簡(jiǎn)測(cè)法。在水流平緩，斷面穩(wěn)定的渠道上可選用單線法。（二）測(cè)線布設(shè)測(cè)流斷面上測(cè)深、測(cè)速垂線的數(shù)目和位置，直接影響過(guò)水?dāng)嗝娣e和部分平均流速測(cè)量精度。因此

3、在擬訂測(cè)線布設(shè)方案時(shí)要進(jìn)行周密的調(diào)查研究。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在比較規(guī)則整齊的渠床斷面上，任意兩條測(cè)深垂線的間距，一般不大于渠寬的1/5，在形狀不規(guī)則的斷面上其間距不得大于渠寬的1/20。測(cè)深垂線應(yīng)分布均勻，能控制渠床變化的主要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。一般渠岸坡腳處、水深最大點(diǎn)、渠底起伏轉(zhuǎn)折點(diǎn)等都應(yīng)設(shè)置測(cè)深垂線。測(cè)速垂線的數(shù)目與過(guò)水?dāng)嗝娴膶捝畋扔嘘P(guān)。精測(cè)法的測(cè)速垂線數(shù)目與寬深比的關(guān)系式為： N0=2式中：N0測(cè)速垂線數(shù)目；B水面寬； 斷面平均水深。常測(cè)法的垂線數(shù)目與寬深比的關(guān)系式為：N0=簡(jiǎn)測(cè)法的測(cè)速垂線數(shù)目及其布置，應(yīng)通過(guò)精簡(jiǎn)分析確定。主流擺動(dòng)劇烈或渠床不穩(wěn)的測(cè)站，垂線不宜過(guò)少，垂線位置應(yīng)優(yōu)先分布在主流上。垂線較

4、少時(shí)，應(yīng)盡量避免水流不平穩(wěn)和紊動(dòng)大的岸邊或者回流區(qū)附近。由于灌溉渠道的斷面一般都比較規(guī)則，有些測(cè)站修建了標(biāo)準(zhǔn)斷面，故可將測(cè)深垂線與測(cè)速垂線合并起來(lái)。即在測(cè)線處既測(cè)深又測(cè)速。根據(jù)實(shí)際情況，垂線可等距離或不等距離地布設(shè)。若過(guò)水?dāng)嗝鎸?duì)稱(chēng)、水流對(duì)稱(chēng)，則垂線應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng)布設(shè)。表1給出了平整斷面上測(cè)線布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，供實(shí)際工作中參考。表1 平整斷面上不同水面寬的測(cè)線布設(shè)渠 別水面寬（m）測(cè)線間距（m）測(cè)線數(shù)目總干、干渠20502.05.01020分干、支渠5201.02.558支渠、斗渠1.550.250.637第二節(jié) 斷面測(cè)量與流速測(cè)量（一）斷面測(cè)量斷面測(cè)量包括測(cè)線間距（部分寬）測(cè)量和水深測(cè)量。在測(cè)橋上測(cè)流時(shí)測(cè)

5、線間距一般在布置測(cè)線時(shí)設(shè)置固定標(biāo)志，其間距均事先測(cè)出，測(cè)流時(shí)只需測(cè)量水邊寬度。纜道測(cè)流時(shí)，測(cè)線間距是由循環(huán)索控制，水文絞車(chē)計(jì)數(shù)器顯示的，因此計(jì)數(shù)器的讀數(shù)與循環(huán)索的行進(jìn)距離之間的比例應(yīng)率定準(zhǔn)確。水深測(cè)量多用懸索或測(cè)稈直接觀讀，用懸索測(cè)深時(shí)，由于水流的沖擊作用，入水后懸索向下游偏斜，一般偏角不大時(shí)，將濕繩長(zhǎng)度視為水深，若偏角大于10°時(shí)則需修正濕繩長(zhǎng)度后才得水深值。用測(cè)稈測(cè)深時(shí)，往往有壅水現(xiàn)象，因此要修正壅水影響的水深誤差。即在觀讀水深時(shí)，減去壅水高度。在混凝土襯砌的斷面上測(cè)流，水深測(cè)量應(yīng)注意測(cè)稈底盤(pán)下面一段尖端的高度，根據(jù)分化刻度的起始位置，進(jìn)行相應(yīng)的處理。無(wú)論使用何種測(cè)具測(cè)量水深，測(cè)

6、量時(shí)都應(yīng)保持垂直狀態(tài)。在襯砌的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)流斷面上，若斷面無(wú)淤積，水流穩(wěn)定時(shí)，可以設(shè)置固定水尺，用水準(zhǔn)儀測(cè)出水尺零點(diǎn)與各測(cè)線處渠底的高差，就得到每條測(cè)線處的實(shí)際水深值。即：Hj=h±hj式中： Hj第h條垂線處的實(shí)際水深；h水尺讀數(shù)； hj第j條垂線處渠底與水尺零點(diǎn)的高差。（二）流速測(cè)量測(cè)量垂線平均流速的方法，通常有積深法和積點(diǎn)法。積深法的垂線平均流速計(jì)算公式為：Vm=Vdy式中： Vm垂線平均流速； D垂線水深； V垂線上任一深度y處的流速。積深法屬于垂直方向的積分法，從理論上講，在不考慮其它影響因素時(shí)，此法具有較高的精度。然而，最常用的是積點(diǎn)法。積點(diǎn)法是在垂線上按一定規(guī)律布置有限的測(cè)點(diǎn)

7、施測(cè)點(diǎn)流，根據(jù)測(cè)得的各點(diǎn)流速，推算垂線平均流速。流速在垂線上的分布規(guī)律，對(duì)于明渠流，一般采用普朗德卡門(mén)對(duì)數(shù)模式：V=Vm（1.116+0.267lg）式中：相對(duì)水深，=y/D，y為自渠底算起的測(cè)點(diǎn)深；Vm垂線上相對(duì)水深處的流速； Vm垂線平均流速。以Vm=1，并以不同的值代入上式可求得垂線上的相對(duì)水深與流速的關(guān)系。如表2。表2 當(dāng)Vm=1時(shí)，與V的關(guān)系相對(duì)深度（）1.000.900.800.700.600.500.400.300.200.100.01測(cè)點(diǎn)流速（V）1.121.101.091.071.061.041.010.980.930.850.58根據(jù)垂線流速分布規(guī)律，施測(cè)垂線上若干個(gè)有代表

8、性的測(cè)點(diǎn)流速，即可推算出垂線平均流速。積點(diǎn)法的測(cè)速方法一般有以下幾種：1.一點(diǎn)法：施測(cè)垂線上一個(gè)點(diǎn)的流速，代表垂線的平均流速。測(cè)點(diǎn)設(shè)在自水面向下計(jì)算垂線水深的十分之六處（即0.6D）。將流速儀懸吊在該點(diǎn)，實(shí)測(cè)的流速就是這條垂線的垂線平均流速：Vm=V0.62.二點(diǎn)法：測(cè)速點(diǎn)設(shè)在水面以下0.2及0.8相對(duì)水深處，兩點(diǎn)的測(cè)點(diǎn)流速的平均值即為垂線平均流速：Vm=3.三點(diǎn)法：測(cè)速點(diǎn)設(shè)在水面下0.2、0.6、0.8相對(duì)水深處，三個(gè)測(cè)點(diǎn)流速的平均值或加權(quán)平均值即為垂線平均流速：Vm=或： Vm=4.五點(diǎn)法：測(cè)點(diǎn)設(shè)在水面（在水面以下5cm左右處施測(cè)，以不露儀器的旋轉(zhuǎn)部件為準(zhǔn)）0.2、0.6、0.8相對(duì)水深處

9、及渠底（離開(kāi)渠底25cm）。各測(cè)點(diǎn)流速的加權(quán)平均值即為垂線平均流速：Vm=施測(cè)中，具體采用幾點(diǎn)法，要根據(jù)垂線水深來(lái)確定。一般地說(shuō)多點(diǎn)法較少點(diǎn)法更精確一些，但垂線上流速測(cè)點(diǎn)的間距，不宜小于流速儀旋槳或旋杯的直徑。為了克服流速脈動(dòng)的影響，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)速歷時(shí)均應(yīng)在100秒以上。表3給出了不同水深測(cè)速方法的選擇參考標(biāo)準(zhǔn)。表3 不同水深的測(cè)速方法總干、干、分干渠水深（m）3.01.03.00.81.00.8測(cè)速方法五點(diǎn)法三點(diǎn)法二點(diǎn)法一點(diǎn)法支、斗、農(nóng)渠水深（m）1.50.51.50.30.50.3測(cè)速方法五點(diǎn)法三點(diǎn)法二點(diǎn)法一點(diǎn)法第三節(jié) 斷面流量計(jì)算斷面流量計(jì)算一般采用平均分割法。計(jì)算步驟如下：1.計(jì)算測(cè)點(diǎn)

10、流速：根據(jù)施測(cè)記錄的轉(zhuǎn)數(shù)和歷時(shí)，按流速公式V=kn+C，計(jì)算測(cè)點(diǎn)流速；2.計(jì)算垂線平均流速：根據(jù)實(shí)測(cè)情況，按垂線平均流速的計(jì)算方法，求出各測(cè)線的垂線平均流速：Vm1、Vm2Vm（n-1）；3.計(jì)算部分平均流速：部分平均流速就是相鄰兩條測(cè)線的垂線平均流速的平均值：V2=（Vm1+Vm2）V3=（Vm2+Vm3） 水邊部分平均流速（V1或Vn），等于近岸測(cè)線的垂線平均流速（Vm1或Vm（n-1）乘以岸邊流速系數(shù)：V1=Vm1Vn=Vm（n-1）岸邊流速系數(shù)，與渠道的斷面形狀、渠岸的糙率、水流條件等有關(guān)。合理地選取值，對(duì)提高流量施測(cè)精度有顯著影響。值可以通過(guò)實(shí)測(cè)確定。4.計(jì)算部分面積：部分面積由相鄰

11、的兩條測(cè)線處的水深的平均值乘以測(cè)線間距而得，如圖1中：f2=（D1+D2）b2f3=（D2+D3）b3 兩水邊部分面積為：f1=D1b1fn=Dn-1bn 5.計(jì)算部分流量：由每塊部分面積乘以該面積上對(duì)應(yīng)的部分平均流速即得部分流量。設(shè)各個(gè)部分流量為：q1、q2、q3qn，則：q1=V1×f1q2= V2×f2q3=V3×f3 qn = Vn×fn6.計(jì)算斷面流量：各個(gè)部分流量之和即為斷面流量（Q）：Q=流量實(shí)測(cè)的記錄計(jì)算表格形式如表4。表4 測(cè)流記載及計(jì)算表渠道名稱(chēng)地 點(diǎn)施測(cè)時(shí)間時(shí) 分至 時(shí) 分 流速公式天 氣風(fēng)向風(fēng)力流 向儀器號(hào)碼點(diǎn)次起點(diǎn)距(米)水深(

12、米)測(cè)點(diǎn)深(米)時(shí)間(秒)轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn))測(cè)點(diǎn)流速(米/秒)垂線平均流速(米/秒)部 分流 速(米/秒)部分寬(米)部分平均水深(米)部分面積(米2)部 分流 量(米3/秒)大事記閘孔寬度（米）斷面平均流速（米/秒）提閘高度（米）上游水尺（米）斷面平均水深（米）下游水尺（米）閘前水尺（米）流 態(tài)閘后水尺（米）校核： 計(jì)算：第四節(jié) 流速儀測(cè)量方法的精簡(jiǎn)分析（一）常測(cè)法的精簡(jiǎn)分析1.用精測(cè)資料精簡(jiǎn)分析根據(jù)精測(cè)資料，選取一部分測(cè)線、測(cè)點(diǎn)，縮短測(cè)點(diǎn)測(cè)速歷時(shí)，重新計(jì)算斷面流量，求出與精測(cè)流量之間的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，如各項(xiàng)誤差符合表5的要求，精簡(jiǎn)方案即可用作常測(cè)法。表5 常測(cè)法的誤差界限累積頻率95%的誤差累

13、積頻率75%的誤差系統(tǒng)誤差水文規(guī)范內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)水文規(guī)范內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)水文規(guī)范內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)±5%±3%±3%±2%±1%±0.5%分析步驟如下：（1）繪制流速橫向分布圖。根據(jù)流速橫向分布情況，合理地選擇布設(shè)垂線，使精簡(jiǎn)垂線后，流速橫向分布能基本上維持原形；（2）繪制流速垂直分布圖。根據(jù)流速垂線分布情況擬定測(cè)點(diǎn)精簡(jiǎn)方案；（3）根據(jù)上述初步選定的測(cè)線測(cè)點(diǎn)，用少數(shù)精測(cè)資料，進(jìn)行精簡(jiǎn)前后單寬流量計(jì)算，并繪出單寬流量橫向分布圖，比較不同精簡(jiǎn)方案的這種圖形，選擇流量誤差小者，進(jìn)行全面的精簡(jiǎn)分析計(jì)算；（4）將所有精測(cè)資料，按擬定的幾種精簡(jiǎn)方案，重新計(jì)算斷面流量。然

14、后將每一個(gè)精簡(jiǎn)方案的流量成果與精測(cè)法流量成果比較，進(jìn)行誤差分析。按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表5）確定合理方案。2.常測(cè)法分開(kāi)精簡(jiǎn)法所謂分開(kāi)精簡(jiǎn)分析，是采用垂線、測(cè)點(diǎn)分開(kāi)作精簡(jiǎn)計(jì)算，適用于難以取得精測(cè)法資料的測(cè)站。其分析步驟是：（1）在測(cè)流斷面上選擇有代表性的少數(shù)測(cè)速垂線，用多點(diǎn)法在各級(jí)水位分別測(cè)速，取得30次以上的資料。然后，分別計(jì)算每種精簡(jiǎn)測(cè)點(diǎn)方案的垂線平均流速，并與多點(diǎn)法比較，計(jì)算相對(duì)誤差，并統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)誤差及累積頻率75%和95%的隨機(jī)誤差；（2）按正規(guī)精測(cè)法布置測(cè)速垂線，而用少點(diǎn)法在各級(jí)水位測(cè)流，取得不少于30次以上資料后，進(jìn)行垂線精簡(jiǎn)，并分別計(jì)算各精簡(jiǎn)方案的流量相對(duì)誤差。再統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)誤差及累積頻率75

15、%和95%的隨機(jī)誤差；（3）將上述兩項(xiàng)分開(kāi)精簡(jiǎn)的各種方案，進(jìn)行不同的組合，產(chǎn)生若干精簡(jiǎn)方案，這些方案的誤差計(jì)算方法如下：綜合隨機(jī)誤差：m=式中： m斷面流量隨機(jī)誤差的綜合值；mx用多線少點(diǎn)資料精簡(jiǎn)垂線的誤差；md用多點(diǎn)法資料精簡(jiǎn)測(cè)點(diǎn)的誤差；n各多線資料中測(cè)速垂線數(shù)的平均值；不等權(quán)系數(shù)，1，其中為部分流量的均值，采用總流量除以垂線數(shù)，qn為最大部分流量。綜合系統(tǒng)誤差：XQ=Xd+Xx式中： XQ斷面流量的綜合系統(tǒng)誤差；Xd精簡(jiǎn)測(cè)點(diǎn)使流量產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差；Xx精簡(jiǎn)垂線使流量產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差；當(dāng)上述綜合隨機(jī)誤差和綜合系統(tǒng)誤差符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（表5）時(shí)，則精簡(jiǎn)方案成立。（二）簡(jiǎn)測(cè)法的精簡(jiǎn)分析對(duì)于斷面比較穩(wěn)定的

16、測(cè)站，可采用一線一點(diǎn)法、兩線一點(diǎn)法、一線兩點(diǎn)法、一線三點(diǎn)法等精簡(jiǎn)方案。步驟如下：（1）選幾種中高水位的精測(cè)法（或常測(cè)法）資料，繪綜合斷面圖及Vm/（垂線平均流速與斷面平均流速的比值）橫向分布曲線。選擇Vm/比較穩(wěn)定的幾個(gè)部位，作為初步擬定單位流速（V0）的分析位置；（2）在上述初步確定部位附近，取測(cè)速垂線的全部測(cè)速資料，摘出各垂線和測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)流速，計(jì)算單位流速（一線一點(diǎn)法、一線兩點(diǎn)法或一線三點(diǎn)法等）；（3）以各次精測(cè)法（或常測(cè)法）的斷面平均流速與單位流速點(diǎn)繪關(guān)系圖，通過(guò)點(diǎn)群重心繪出關(guān)系線。該關(guān)系線一般為直線，用圖解法定出直線方程，即為斷面平均流速（）與單位流速（V0）的換算公式：=aV0+b式

17、中： 斷面平均流速；V0單位流速；a系數(shù)（直線斜率）；b常數(shù)（或直線的截距）。（4）用精測(cè)法（或常測(cè)法）的斷面平均流速與換算公式計(jì)算的斷面平均流速相比較，進(jìn)行誤差分析，若各項(xiàng)誤差符合表6中的規(guī)定，則精簡(jiǎn)方案成立。表6 簡(jiǎn)測(cè)法的誤差界限累積頻率95%的誤差累積頻率75%的誤差系統(tǒng)誤差水文規(guī)范內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)水文規(guī)范內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)水文規(guī)范內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)±8%±5%±4%±3%±1%第五節(jié) 流速儀的使用與保養(yǎng)正確地使用與保養(yǎng)流速儀，對(duì)測(cè)速成果質(zhì)量和儀器的使用壽命都有很大影響，測(cè)流人員必須對(duì)此給予足夠的重視。（一）測(cè)流儀的安裝1.旋槳式流速儀的安裝（1）打開(kāi)儀器箱蓋，撥開(kāi)

18、轉(zhuǎn)動(dòng)部分的壓栓，輕輕取出身架部件；（2）擰松身架側(cè)面的固軸螺絲，取出旋槳部件；（3）向身架腔注儀器油，油量為孔高的1/3；（4）將旋轉(zhuǎn)部件插入身架孔中，使前軸套與身架之間保持0.30.4mm的間隙。一般只要把旋槳部件插入到底即可。如果間隙太小，有磨邊現(xiàn)象，則應(yīng)把旋槳部件稍撥出一些。待調(diào)整正確后，即可把固軸螺絲固緊。固緊螺絲時(shí)應(yīng)注意勿用力過(guò)猛，以免頂斜旋軸。2.旋杯式流速儀的安裝（1）打開(kāi)儀器箱蓋，手持軛架取出儀器；（2）松開(kāi)軛架頂螺絲，卸下旋盤(pán)固定器；（3）在頂頭內(nèi)注滿儀器油，裝上頂針，調(diào)好旋盤(pán)軸向間隙固緊軛架頂螺絲。旋盤(pán)軸向間隙為0.030.08mm，手感旋盤(pán)沿軸向有輕微活動(dòng)間隙即可；（4）

19、裝上尾翼，將平衡錘調(diào)節(jié)在適當(dāng)位置固緊，使儀器在水中保持水平。（二）流速儀養(yǎng)護(hù)的一般規(guī)則小心地使用和仔細(xì)地養(yǎng)護(hù)，可保證流速儀正常地、可靠地工作，并且獲得可靠的流量資料。為此，應(yīng)注意下列規(guī)定：1.儀器及全部附件應(yīng)完全良好和清潔地保存在儀器箱內(nèi)，并放置在干燥、通風(fēng)的房間柜中；2.拆卸、清洗及安裝儀器以前，必須通曉?xún)x器的結(jié)構(gòu)和拆洗方法；3.儀器各部分均不能任意碰撞，旋杯、旋槳、旋軸、軛架等尤須注意；4.頂針、頂窩、球軸承等易銹零件，必須經(jīng)常加儀器油；5.儀器油使用HY8（8號(hào)儀表油），不得任意改用其它粘度的油類(lèi)；6.儀器安裝好后，要輕提輕放，防止快速空轉(zhuǎn)，以保證其性能穩(wěn)定；7.儀器工作完畢出水后，應(yīng)立

20、即就地用干毛巾擦干水分。如儀器上有污物或泥沙，要先用清水沖洗干凈，然后擦干。卸成原來(lái)的各部件，妥善地安置在儀器箱內(nèi)指定的位置。旋杯式流速儀要把頂針卸下，轉(zhuǎn)上旋盤(pán)固定器；8.關(guān)閉箱蓋時(shí)，務(wù)必小心，不宜過(guò)猛。如遇關(guān)閉不平服時(shí)，應(yīng)立即檢查內(nèi)部安放情況，決不可硬壓；9.儀器長(zhǎng)期儲(chǔ)藏不用時(shí)，易銹部件（如軸承、頂針等）必須涂以黃油保護(hù)。（三）儀器的檢查與檢定新領(lǐng)到或檢定回來(lái)的儀器，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全面檢查，特別要注意有無(wú)檢定公式，檢定書(shū)號(hào)碼與儀器號(hào)碼是否一致，部件是否齊全，旋轉(zhuǎn)是否靈敏，訊號(hào)是否正常等等。靈敏度的試驗(yàn)，就是將儀器按規(guī)定裝好后，手持儀器身架，吹動(dòng)旋槳（旋杯），觀察其轉(zhuǎn)動(dòng)情況。如果啟動(dòng)靈活停止徐緩，沒(méi)

21、有跳動(dòng)或突然停止現(xiàn)象，說(shuō)明靈敏度正常，如發(fā)現(xiàn)儀器運(yùn)轉(zhuǎn)不正常時(shí)，應(yīng)對(duì)有關(guān)部件進(jìn)行檢查，重新安裝或拆洗，必要時(shí)做簡(jiǎn)單修理。如故障較重時(shí)，需送交檢修站維修。流速儀使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或有損壞，為保證流速公式的可靠性，必須進(jìn)行檢定。一般情況下，流速儀發(fā)生下列問(wèn)題之一時(shí)應(yīng)停止使用，進(jìn)行檢定：1.旋轉(zhuǎn)不靈；2.旋轉(zhuǎn)部件變形；3.軸承銹蝕嚴(yán)重或頂針、頂窩有顯著磨損；4.儀器使用中實(shí)測(cè)流速超過(guò)允許的最大流速范圍；5.經(jīng)與性能好的儀器比測(cè)，確認(rèn)誤差過(guò)大的；6.正常使用23年的（有效工作時(shí)間300小時(shí)）。 第六節(jié) 岸邊流速系數(shù)岸邊流速系數(shù)是流速儀施測(cè)中由岸邊測(cè)線的垂線平均流速推算岸邊部分平均流速的一個(gè)折算系數(shù)。流量測(cè)驗(yàn)規(guī)

22、范規(guī)定, 若無(wú)實(shí)測(cè)資料，可采用以下參考值：規(guī)則土渠的斜坡岸邊： =0.670.75梯形斷面混凝土襯砌渠段：=0.80.95不平整的陡岸邊： =0.8光滑的陡岸邊： =0.9死水邊： =0.6兩岸邊視實(shí)際情況，岸邊流速系數(shù)可采用不同數(shù)值。灌溉渠道中的梯形斷面渠道符合規(guī)范要求的條件,但選用上述給定的值。往往與實(shí)際不符。實(shí)測(cè)表明,一般可引起實(shí)測(cè)流量24的誤差。 岸邊流速系數(shù)的大小與渠道的斷面形狀、渠岸糙率、水流狀態(tài)及水邊寬度等有關(guān)。岸邊流速系數(shù)選值不當(dāng)引起的誤差, 實(shí)際上是由測(cè)速垂線數(shù)目不足導(dǎo)致的誤差,消除的方法就是采用實(shí)測(cè)的岸邊流速系數(shù)值。岸邊流速系數(shù)的實(shí)測(cè), 即在測(cè)流斷面上的近岸基本測(cè)線與水邊之

23、間,采用加密測(cè)線的方法,精測(cè)邊角部分的流量和邊角面積,求出邊角部分平均流速,據(jù)此推算出實(shí)測(cè)的岸邊流速系數(shù)。具體方法如下: 1. 如圖2所示。在測(cè)流斷面基本測(cè)線D1與水邊之間布設(shè)若干加密測(cè)線h1、h2、h3、hn。加密測(cè)線的間距一般為水邊寬的1/101/5。 2. 在近岸基本測(cè)線及各加密測(cè)線上,按精測(cè)法的要求測(cè)速。最邊一條測(cè)線hn,可用一點(diǎn)法。 3.計(jì)算相鄰測(cè)線間的部分流量qi。水邊余角的部分流量計(jì)算, 仍需選用規(guī)范的岸邊流速系數(shù),由于余角很小,此時(shí)岸邊流速系數(shù)的影響甚微,可忽略不計(jì)。 4. 計(jì)算邊角部分總流量Q邊和總面積邊及邊角部分平均流速V邊: Q邊=qi (i=1,2,n) 邊=i (i=

24、1,2,n) V邊=Q邊/邊 5. 求出岸邊流速系數(shù)實(shí)測(cè)值: =V邊/V1 式中: V1-近岸基本測(cè)線D1的垂線平均流速。依上述方法, 實(shí)測(cè)不同水位的岸邊流速系數(shù)。當(dāng)積累了足夠的資料時(shí),一般不少于8次，采用格拉布斯法則對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判別,剔除異常數(shù)據(jù)后,其平均值即為岸邊流速系數(shù)最佳值。在測(cè)流中采用,可消除由于岸邊流速系數(shù)取值不當(dāng)所引起的系統(tǒng)誤差。第二章 水工建筑物量水流量系數(shù)的率定 利用水工建筑物量水是一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的量水方法。通常灌區(qū)用以量水的建筑物多以堰閘為主。堰閘量水首先要根據(jù)不同的閘型，水流形態(tài)，選擇適當(dāng)?shù)牧髁坑?jì)算公式。然后根據(jù)觀測(cè)的有關(guān)變量進(jìn)行推流。對(duì)于某一特定的量水建筑物，在選定了流

25、量公式以后，其量水精度的關(guān)鍵是流量系數(shù)。實(shí)際工作中，采用水利學(xué)中流量系數(shù)的理論值推流往往與實(shí)際流量不符。這主要是由于水利學(xué)中流量公式推導(dǎo)時(shí)考慮的是有效水頭H0，而流量測(cè)驗(yàn)推流時(shí)則只考慮實(shí)測(cè)水頭H，忽略了行近流速V0產(chǎn)生的流速水頭aV02/2g的影響，流速水頭雖然在水尺上觀測(cè)不到，但實(shí)際上對(duì)過(guò)水流量起著作用。另外，由于工程條件和水流條件的限制，水尺有時(shí)不能按要求的位置安設(shè)而影響實(shí)測(cè)水頭。因此，率定堰閘的流量系數(shù)，對(duì)提高其量水精度是非常必要的。 一、實(shí)測(cè)率定方法用流速儀率定量水建筑物，要在建筑物上（或下）游水流穩(wěn)定的平直渠段上設(shè)置測(cè)流斷面。（一般設(shè)在建筑物下游100300米處）。在用流速儀測(cè)流的同

26、時(shí)，觀測(cè)與堰閘過(guò)水流量有關(guān)的相應(yīng)項(xiàng)目。對(duì)于無(wú)閘自由流，只需觀測(cè)上游水位；無(wú)閘潛流需觀測(cè)上游水位和下游水位；有閘控制流態(tài)，則需觀測(cè)閘前水位、閘后水位和提閘高度等。率定工作需在渠道流量穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行，以免因水位大起大落而影響測(cè)流精度。水位觀測(cè)應(yīng)在流速儀施測(cè)的始末各觀讀一次，若變化不大，可取其平均值作為相應(yīng)水位。 二、率定資料的分析1、堰閘量水流量系數(shù)的分析：判別流態(tài)，選擇適當(dāng)?shù)墓胶?，根?jù)實(shí)測(cè)流量及相應(yīng)水位，推求實(shí)測(cè)的流量系數(shù)值。實(shí)踐表明，流量系數(shù)是隨上、下游水位、提閘高度等因素變化而變化的。不同流態(tài)的流量系數(shù)有不同的流量公式和相關(guān)因素見(jiàn)表7。因此在率定時(shí)，也要作相應(yīng)處理。表7 堰閘出流的流量公式及流

27、量系數(shù)相關(guān)因素水流形態(tài)流量公式相關(guān)因素?cái)M合線型無(wú)閘自由流 Q=mBHHm冪函數(shù)無(wú)閘潛流a）Q=mBhH（Z/H）m冪函數(shù)b）b=mBH有閘自由流a）Q=Bhgb）Q=Bhg（hg/H）指數(shù)函數(shù)有閘潛流a）Q=Bhgb）Q=bhg（Z1/H）（hg/Z）指數(shù)函數(shù) 式中： Q過(guò)閘流量（米3/秒）； H上游水深或閘前水深（米）； B堰閘寬度（米）； ZH上、下游水位差（米），ZH=H-hH hH下游水深（米）； hg提閘高度（米）； Z1閘前、閘后水位差（米），Z1=H-h1； m、m、流量系數(shù)； 重力加速度，=9.81米/秒2； 垂向收縮系數(shù)，平底閘：=0.65； 閘后有跌坎：=0.5根據(jù)不同情況

28、，率定資料的分析方法一般有以下幾種：（1）、流量系數(shù)曲線（公式）法：在積累了足夠的（一般在30測(cè)次以上）各級(jí)水位的率定資料后，可點(diǎn)繪流量系數(shù)與相關(guān)因素的關(guān)系曲線?；蛴没貧w分析法，利用計(jì)算機(jī)分析出流量系數(shù)與相關(guān)因素的關(guān)系式。將分析出的曲線或公式同實(shí)測(cè)資料相比較，進(jìn)行誤差計(jì)算分析，若各項(xiàng)誤差不超過(guò)允許限值（見(jiàn)表8），即可用于推流。表8 量水建筑物率定誤差限值累積頻率75%的誤差累積頻率95%的誤差系統(tǒng)誤差±3%±5%±0.5%（2）、流量系數(shù)分級(jí)處理法：由于灌溉渠道中流量的計(jì)劃性較強(qiáng)，在一定時(shí)期內(nèi)的流量變化不大，因此不容易測(cè)得全水位級(jí)的率定資料。有時(shí)由于用水計(jì)劃的要求

29、，某些堰閘的過(guò)水流量總保持在某一、二個(gè)水位級(jí)。這種情況，可以采用流量系數(shù)分級(jí)處理法。即將同一級(jí)水位的流量系數(shù)率定數(shù)據(jù)通過(guò)格布拉斯（Grbbus）法則檢驗(yàn)后，舍棄異常點(diǎn)據(jù)，求其算術(shù)平均值，作為這一級(jí)水位時(shí)的流量系數(shù)率定值。應(yīng)用其推流時(shí)，應(yīng)注意不同流量（或水位級(jí)）要采用相應(yīng)的流量系數(shù)率定值。關(guān)于水位分級(jí)，應(yīng)根據(jù)具體情況，通過(guò)點(diǎn)繪散點(diǎn)圖來(lái)分析確定。石津灌區(qū)用于量水的水工建筑物全部率定出了較穩(wěn)定的量水流量系數(shù)值或流量系數(shù)公式。表9為部分閘的流量系數(shù)實(shí)測(cè)率定值與理論值的比較，相對(duì)誤差在±0.8%±26.7%之間，由此可見(jiàn)，用流速儀率定流量系數(shù)對(duì)提高建筑物量水精度有較大的意義。表9 建

30、筑物流量系數(shù)的理論值與率定值比較建筑物名稱(chēng)出流形式m理m實(shí)相對(duì)誤差總干紫城節(jié)制閘無(wú)閘自由流0.3250.386-18.8%一干霍莊節(jié)制閘有閘自由流0.6150.646-5.0%一干五分干進(jìn)水閘有閘潛流0.6400.630+1.6%一干小楊莊節(jié)制閘有閘自由流0.6150.600+2.4%一干六分干進(jìn)水閘有閘潛流0.6400.610+4.7%一干張莊節(jié)制閘有閘自由流0.6150.620-0.8%總干白灘節(jié)制閘無(wú)閘自由流0.3300.418-26.7%總干軍齊節(jié)制閘有閘自由流0.6150.595+3.3%總干東郎節(jié)制閘無(wú)閘自由流0.3250.369-13.5%一干七分干進(jìn)水閘有閘潛流0.6400.6

31、30+1.6%三干四分干進(jìn)水閘有閘潛流0.6400.752-17.5% 2、堰閘流量公式的逐步圖解法在用于量水的建筑物中，經(jīng)常遇到有些堰閘（特別是樞紐工程）的進(jìn)口型式、翼墻型式、水流形態(tài)以及水尺位置等條件與水力學(xué)理論要求的應(yīng)用條件差異較大，流量系數(shù)與相關(guān)因素的關(guān)系紊亂，呈非單一函數(shù)形式。這種情況下不能直接利用水力學(xué)理論流量公式去推流。這就需要重新分析堰閘流量與水頭的相關(guān)關(guān)系。對(duì)于這種情況，可根據(jù)實(shí)測(cè)資料，采用逐步圖解法分析建立堰閘的經(jīng)驗(yàn)流量公式。逐步圖解法是以水利學(xué)流量公式為基礎(chǔ)，從統(tǒng)計(jì)學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，并根據(jù)逐步回歸分析方法的思路，對(duì)各水利因素綜合考慮，逐步消除公式各自變量對(duì)因變量（Q）的影響，建

32、立新的流量公式。以有閘自由流為例，說(shuō)明其分析方法。有閘自由流的水力學(xué)流量公式為：Q=MBhg 式中：M流量系數(shù) M=，其余符號(hào)意義同前。公式中，閘寬B為常數(shù)，流量Q（因變量）的大小隨提閘高度hg（自變量）的1次冪和上游水頭H（自變量）的1/2次冪而變。考慮到實(shí)際情況下的水頭、行近流速、進(jìn)口型式、閘墩、底坎幾何尺寸等多種控制因素的影響，其水力要素和邊界條件可能與水力學(xué)理論上要求的不一致，流量Q與提閘高度hg和閘前水頭H的關(guān)系可能發(fā)生變化。根據(jù)這一思路，先選取實(shí)測(cè)資料中與因變量（Q）有關(guān)的一個(gè)自變量（H），在雙對(duì)數(shù)紙上點(diǎn)繪相關(guān)圖H（Q/Bhg），消除它（H）對(duì)因變量（Q）的影響后，得到H1；再點(diǎn)繪第二個(gè)自變量（hg）與Q的相關(guān)圖hg（Q/BH1），消除它（hg）對(duì)因變量（Q）的影響，得到hg1，并據(jù)以驗(yàn)證第一個(gè)自變量（H）與因變量（Q）的相關(guān)關(guān)系。這樣經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證，直至得到新的公式Q=M0BhgH滿足精度要求為止。新公式中： M0 消除影響因素后的流量系數(shù)； 、消除影響因素后的指數(shù)；利用此方法建立了總干紫城節(jié)制閘等幾個(gè)較大測(cè)站的閘門(mén)量水經(jīng)驗(yàn)公式。經(jīng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證，新公式的量水精度較高，平均誤差都在±2%以?xún)?nèi)。三、測(cè)流資料數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)簡(jiǎn)介 為了有效地解決測(cè)流資料分析過(guò)程中繁瑣復(fù)雜的運(yùn)算，減小工作強(qiáng)度，提高工作效