流速儀測流法

1、中國灌區(qū)協(xié)會“全國灌區(qū)量水技術(shù)研討班”教材流速儀測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 流速儀測流法第一節(jié) 流速儀測流的基本方法與測線布設(shè)流速儀測量河渠流量是利用面積流速法，即用流速儀分別測出若干部分面積的垂直于過水斷面的部分平均流速，然后乘以部分過水面積，求得部分流量，再計算其代數(shù)和得出斷面流量。從水力學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，而且同一個點的流速具有脈動現(xiàn)象。所以用流速儀測量流速，一般要測算出點流速的時間平均值和流速斷面的空間平均值。即通常說的測點時均流速、垂線平均流速和部分平均流速。（一）基本方法流速儀測流，在不同情況或要求下，可

2、采用不同的方法。其基本方法，根據(jù)精度及操作繁簡的差別分為精測法、常測法和簡測法。1 .精測法：精測法是在斷面上用較多的垂線，在垂線上用較多的測點，而且測點流速要用消除脈動影響的測量方法。用以研究各級水位下測流斷面的水流規(guī)律，為精簡測流工作提供依據(jù)。2 .常測法：常測法是在保證一定精度的前提下，在較少的垂線、測點上測速的一種方法。此法一般以精測資料為依據(jù)，經(jīng)過精簡分析，精度達到要求時，即可作為經(jīng)常性的測流方法。3 .簡測法：在保證一定精度的前提下，經(jīng)過精簡分析，用盡可能少的垂線、測點 測速的方法叫簡測法。在水流平緩，斷面穩(wěn)定的渠道上可選用單線法。（二）測線布設(shè)測流斷面上測深、測速垂線的數(shù)目和位置

3、，直接影響過水斷面積和部 分平均流速測量精度。因此在擬訂測線布設(shè)方案時要進行周密的調(diào)查研究。國際標準規(guī)定，在比較規(guī)則整齊的渠床斷面上，任意兩條測深垂線的 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。測深垂線應(yīng)分布均勻，能控制渠床變化的主要轉(zhuǎn)折點。一般渠岸 坡腳處、水深最大點、渠底起伏轉(zhuǎn)折點等都應(yīng)設(shè)置測深垂線。測速垂線的數(shù)目與過水斷面的寬深比有關(guān)。精測法的測速垂線數(shù)目與 寬深比的關(guān)系式為:n0=4*式中：n0測速垂線數(shù)目;b水面寬；d 斷面平均水深。常測法的垂線數(shù)目與寬深比的關(guān)系式為:bn°=d簡測法的測速垂線數(shù)目及其布置，應(yīng)通過精簡分析確定。主流

4、擺動劇 烈或渠床不穩(wěn)的測站，垂線不宜過少，垂線位置應(yīng)優(yōu)先分布在主流上。垂 線較少時，應(yīng)盡量避免水流不平穩(wěn)和紊動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，有些測站修建了標準斷面，故可將測深垂線與測速垂線合并起來。即在測線處既測深又測速根據(jù)實際情況，垂線可等距離或不等距離地布設(shè)。若過水斷面對稱、水流對稱，則垂線應(yīng)盡量對稱布設(shè)。表 1給出了平整斷面上測線布設(shè)標準, 供實際工作中參考。表1平整斷面上不同水面寬的測線布設(shè)渠別水面寬（m）測線間距（m）測線數(shù)目總干、干渠20 502.0 5.010 20分干、支渠5201.0 2.558支渠、斗渠1.5 50.25 0.637第二節(jié) 斷面測

5、量與流速測量（一）斷面測量斷面測量包括測線間距（部分寬）測量和水深測量。在測橋上測流時 測線間距一般在布置測線時設(shè)置固定標志，其間距均事先測出，測流時只 需測量水邊寬度。纜道測流時，測線間距是由循環(huán)索控制，水文絞車計數(shù) 器顯示的，因此計數(shù)器的讀數(shù)與循環(huán)索的行進距離之間的比例應(yīng)率定準確,水深測量多用懸索或測稈直接觀讀，用懸索測深時，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，將濕繩長度視為水深， 若偏角大于10°時則需修正濕繩長度后才得水深值。用測稈測深時，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，減去壅水高度。在混凝土襯砌的斷面上測流，水深測量

6、應(yīng)注意測稈底盤下面一段尖端的高度，根據(jù)分化刻度的起始位置，進行相 應(yīng)的處理。無論使用何種測具測量水深，測量時都應(yīng)保持垂直狀態(tài)。在襯砌的標準測流斷面上，若斷面無淤積，水流穩(wěn)定時，可以設(shè)置固 定水尺，用水準儀測出水尺零點與各測線處渠底的高差，就得到每條測線 處的實際水深值。即：hj=h± hj式中：hj第h條垂線處的實際水深；h水尺讀數(shù)； hj第j條垂線處渠底與水尺零點的高差。(二)流速測量測量垂線平均流速的方法，通常有積深法和積點法。積深法的垂線平 均流速計算公式為：1 d ,vm=d 0 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

7、，從理論上講，在不考慮其它影響因素 時，此法具有較高的精度。然而，最常用的是積點法。積點法是在垂線上 按一定規(guī)律布置有限的測點施測點流，根據(jù)測得的各點流速，推算垂線平 均流速。流速在垂線上的分布規(guī)律，對于明渠流，一般采用普朗德一卡門對數(shù) 模式：v產(chǎn)vm (1.116+0.267lgi)式中：t相對水深，刀=y/d, y為自渠底算起的測點深；vm垂線上相對水深刀處的流速；vm垂線平均流速。以vm = 1,并以不同的刀值代入上式可求得垂線上的相對水深與流速的 關(guān)系。如表2表2當vm=1時，刀與v的關(guān)系相對深度(“)1.000.900.800.700.600.500.400.300.200.100.

8、01測點流速(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，施測垂線上若干個有代表性的測點流速，即 可推算出垂線平均流速。積點法的測速方法一般有以下幾種：1.一點法：施測垂線上一個點的流速，代表垂線的平均流速。測點設(shè)在 自水面向下計算垂線水深的十分之六處(即 0.6d)。將流速儀懸吊在該點， 實測的流速就是這條垂線的垂線平均流速：v m=v 0.62 .二點法：測速點設(shè)在水面以下 0.2及0.8相對水深處，兩點的測點流速的平均值即為垂線平均流速:v 0.2 v 0.8vm =3 .三點法：測速點設(shè)在水面下 0.2、0.6、0.

9、8相對水深處，三個測點流速的平均值或加權(quán)平均值即為垂線平均流速:v 0.2，v 0.6 - v 0.8vm二3成,v m=v 0.2 2v 0.6 v 0.8294 .五點法：測點設(shè)在水面(在水面以下 5cm左右處施測，以不露儀器的旋轉(zhuǎn)部件為準）0.2、0.6、0.8相對水深處及渠底（離開渠底 25cm）各測點流速的加權(quán)平均值即為垂線平均流速：vm二v0.0 3v 0.2 3v 0.6 2v0.8 v1.010施測中，具體采用幾點法，要根據(jù)垂線水深來確定。一般地說多點法 較少點法更精確一些，但垂線上流速測點的間距，不宜小于流速儀旋槳或 旋杯的直徑。為了克服流速脈動的影響，每個測點的測速歷時均應(yīng)

10、在100秒以上。表3給出了不同水深測速方法的選擇參考標準。表3不同水深的測速方法總干、干、 分干渠水深（m）>3.01.0 3.00.8 1.0<0.8測速方法五點法三點法二點法一點法支、斗、農(nóng)渠水深（m）>1.50.5 1.50.3 0.5<0.3測速方法五點法三點法二點法一點法第三節(jié)斷面流量計算斷面流量計算一般采用平均分割法。計算步驟如下：1 .計算測點流速：根據(jù)施測記錄的轉(zhuǎn)數(shù)和歷時，按流速公式v=kn+c,計算測點流速；2 .計算垂線平均流速：根據(jù)實測情況，按垂線平均流速的計算方法，求 出各測線的垂線平均流速：vm1、vm2vm（n-1）；3 .計算部分平均流速：

11、部分平均流速就是相鄰兩條測線的垂線平均流 速的平均值：v2=: (vm1+vm2) 2v3= (vm2+vm3) 2水邊部分平均流速（vi或vn）,等于近岸測線的垂線平均流速（vm1 或vm（n-1）乘以岸邊流速系數(shù) :vl= % vmivn= % 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)。合理地選取口值，對提高流量施測精度有顯著影響。口值可以通過實測確4 .計算部分面積：部分面積由相鄰的兩條測線處的水深的平均值乘以測 線間距而得，如圖1中:f2= (d1 + d2) b2 2f3= 7 (d2+d3)b3 2兩水邊部分面積為:,1 ,fndn-1bn2bib

12、nf 1f 2f 31fn /did2d3/ %d(n-1)圖1測流斷面部分面積示意圖5 .計算部分流量：由每塊部分面積乘以該面積上對應(yīng)的部分平均流速即 得部分流量。設(shè)各個部分流量為：qq2、q3外,則：qi=vixfiq2= v2 * f2q3=v 3 x f3 qn = vnx fn6 .計算斷面流量：各個部分流量之和即為斷面流量（q）:nq=" qi i 1 流量實測的記錄計算表格形式如表 4。表4測流記載及計算表渠道名稱地點施測時間1時 分至時 分二流速公式天 氣風向風力流 向儀器號碼占 八、次起點 距 （米）水 深 （米）測點 深 （米）時 間 （秒）轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)）測點 流速（

13、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）斷囿平均流速（米/秒）提閘局度（米）上游水尺（米）斷囿平均水深（米）下游水尺（米）閘前水尺（米）流態(tài)閘后水尺（米）校核：計算:第四節(jié) 流速儀測量方法的精簡分析(一)常測法的精簡分析1 .用精測資料精簡分析根據(jù)精測資料，選取一部分測線、測點，縮短測點測速歷時，重新計 算斷面流量，求出與精測流量之間的隨機誤差和系統(tǒng)誤差，如各項誤差符 合表5的要求，精簡方案即可用作常測法。表5常測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

14、規(guī)范內(nèi)控標準水文規(guī)范內(nèi)控標準水文規(guī)范內(nèi)控標準±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點精簡方案;(3)根據(jù)上述初步選定的測線測點，用少數(shù)精測資料，進行精簡前后 單寬流量計算，并繪出單寬流量橫向分布圖，比較不同精簡方案的這種圖 形，選擇流量誤差小者，進行全面的精簡分析計算；(4)將所有精測資料，按擬定的幾種精簡方案，重新計算斷面流量。 然后將每一個精簡方案的流

15、量成果與精測法流量成果比較，進行誤差分析。按規(guī)范標準(見表5)確定合理方案。2 .常測法分開精簡法所謂分開精簡分析，是采用垂線、測點分開作精簡計算，適用于難以 取得精測法資料的測站。其分析步驟是：(1)在測流斷面上選擇有代表性的少數(shù)測速垂線，用多點法在各級水 位分別測速，取得30次以上的資料。然后，分別計算每種精簡測點方案的 垂線平均流速，并與多點法比較，計算相對誤差，并統(tǒng)計系統(tǒng)誤差及累積 頻率75%和95%的隨機誤差；(2)按正規(guī)精測法布置測速垂線，而用少點法在各級水位測流，取得 不少于30次以上資料后，進行垂線精簡，并分別計算各精簡方案的流量相 對誤差。再統(tǒng)計系統(tǒng)誤差及累積頻率 75%和9

16、5%的隨機誤差；(3)將上述兩項分開精簡的各種方案，進行不同的組合，產(chǎn)生若干精 簡方案，這些方案的誤差計算方法如下：綜合隨機誤差：2 md2m= mx :, 一：；n式中：m斷面流量隨機誤差的綜合值；mx用多線少點資料精簡垂線的誤差；md用多點法資料精簡測點的誤差；n各多線資料中測速垂線數(shù)的平均值；0c 不等權(quán)系數(shù)，1> % >3 ,其中&為部分流量的均值, qn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精簡測點使流量產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差；xx 精簡垂線使流量產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差；當上述綜合隨機誤差和綜合系統(tǒng)誤差符合

17、規(guī)范標準（表 5）時，則精簡 方案成立。（二）簡測法的精簡分析對于斷面比較穩(wěn)定的測站，可采用一線一點法、兩線一點法、一線兩 點法、一線三點法等精簡方案。步驟如下：（1）選幾種中高水位的精測法（或常測法）資料，繪綜合斷面圖及 vm/耳（垂線平均流速與斷面平均流速的比值） 橫向分布曲線。選擇v"v比 較穩(wěn)定的幾個部位，作為初步擬定單位流速（v。）的分析位置；（2）在上述初步確定部位附近，取測速垂線的全部測速資料，摘出各 垂線和測點的實測流速，計算單位流速（一線一點法、一線兩點法或一線 三點法等）；（3）以各次精測法（或常測法）的斷面平均流速與單位流速點繪關(guān)系 圖，通過點群重心繪出關(guān)系線。

18、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（v）與單位流速（v。）的換算公式：v =av0+b式中：v 斷面平均流速；vo單位流速；a系數(shù)（直線斜率）；b常數(shù)（或直線的截距）。（4）用精測法（或常測法）的斷面平均流速與換算公式計算的斷面平均流速相比較，進行誤差分析，若各項誤差符合表6中的規(guī)定，則精簡方案成立。表6簡測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)控標準水文規(guī)范內(nèi)控標準水文規(guī)范內(nèi)控標準±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，對測速成果質(zhì)量和儀器的使用

19、壽命都有很 大影響，測流人員必須對此給予足夠的重視。（一）測流儀的安裝1 .旋槳式流速儀的安裝（1）打開儀器箱蓋，撥開轉(zhuǎn)動部分的壓栓，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。固緊螺絲時應(yīng)注意勿用力過猛，以免頂斜旋軸。2 .旋杯式流速儀的安裝（ 1）打開儀器箱蓋，手持軛架取出儀器；（ 2）松開軛架頂螺絲，卸下旋盤固定器；（ 3）在頂頭內(nèi)注

20、滿儀器油，裝上頂針，調(diào)好旋盤軸向間隙固緊軛架頂螺絲。旋盤軸向間隙為0.030.08mm,手感旋盤沿軸向有輕微活動間隙即可；（ 4）裝上尾翼，將平衡錘調(diào)節(jié)在適當位置固緊，使儀器在水中保持水平。（二）流速儀養(yǎng)護的一般規(guī)則小心地使用和仔細地養(yǎng)護，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、通風的房間柜中；2 .拆卸、清洗及安裝儀器以前，必須通曉儀器的結(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

21、 hy 8（ 8 號儀表油） ，不得任意改用其它粘度的油類；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)上旋盤固定器；8 .關(guān)閉箱蓋時，務(wù)必小心，不宜過猛。如遇關(guān)閉不平服時，應(yīng)立即檢查內(nèi)部安放情況，決不可硬壓；9 .儀器長期儲藏不用時，易銹部件（如軸承、頂針等）必須涂以黃油保護。（三）儀器的檢查與檢定新領(lǐng)到或檢定回來的儀器，應(yīng)當進行全面檢查，特別要注意有無檢定公式，檢定書號碼與儀器號碼是否

22、一致，部件是否齊全，旋轉(zhuǎn)是否靈敏，訊號是否正常等等。靈敏度的試驗，就是將儀器按規(guī)定裝好后，手持儀器身架，吹動旋槳（旋杯） ，觀察其轉(zhuǎn)動情況。如果啟動靈活停止徐緩，沒有跳動或突然停止現(xiàn)象，說明靈敏度正常，如發(fā)現(xiàn)儀器運轉(zhuǎn)不正常時，應(yīng)對有關(guān)部件進行檢查，重新安裝或拆洗，必要時做簡單修理。如故障較重時，需送交檢修站維修。流速儀使用時間過長或有損壞，為保證流速公式的可靠性，必須進行檢定。一般情況下，流速儀發(fā)生下列問題之一時應(yīng)停止使用，進行檢定：10 旋轉(zhuǎn)不靈；11 旋轉(zhuǎn)部件變形；12 軸承銹蝕嚴重或頂針、頂窩有顯著磨損；13 儀器使用中實測流速超過允許的最大流速范圍；14 經(jīng)與性能好的儀器比測，確認誤差

23、過大的；15 正常使用2 3 年的（有效工作時間 300 小時） 。第六節(jié) 岸邊流速系數(shù)岸邊流速系數(shù)是流速儀施測中由岸邊測線的垂線平均流速推算岸邊部分平均流速的一個折算系數(shù)。 流量測驗規(guī)范規(guī)定, 若無實測資料， 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 , 但選用上述給定的口值。往往與實際不符。實測表明，一般可引起實測流量2%4%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

24、態(tài)及水邊寬度等有關(guān)。岸邊流速系數(shù)選值不當引起的誤差 , 實際上是由測速垂線數(shù)目不足導(dǎo)致的誤差 , 消除的方法就是采用實測的岸邊流速系數(shù)值。岸邊流速系數(shù)的實測 , 即在測流斷面上的近岸基本測線與水邊之間 ,采用加密測線的方法, 精測邊角部分的流量和邊角面積, 求出邊角部分平均流速 , 據(jù)此推算出實測的岸邊流速系數(shù)。具體方法如下 :1. 如圖2所示。在測流斷面基本測線d與水邊之間布設(shè)若干加密測線 hi、h2、h3、hn。加密測線的間距一般為水邊寬的 1/101/5。2. 在近岸基本測線及各加密測線上，按精測法的要求測速。最邊一條測線hn,可用一點法。3. 計算相鄰測線間的部分流量 q。水邊余角的部

25、分流量計算，仍需選 用規(guī)范的岸邊流速系數(shù)，由于余角很小，此時岸邊流速系數(shù)的影響甚微，可 忽略不計。4. 計算邊角部分總流量q邊和總面積邊及邊角部分平均流速v邊:q邊=eq (i=1,2,n)3 邊=e w i (i=1,2,n)v邊=、邊/ gd邊5. 求出岸邊流速系數(shù)實測值：% =v 邊/v1式中：v 1-近岸基本測線d的垂線平均流速。依上述方法，實測不同水位的岸邊流速系數(shù)。當積累了足夠的資料時一般不少于 8 次， 采用格拉布斯法則對實測數(shù)據(jù)進行判別 , 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。在測流中采用 , 可消除由于岸邊流速系數(shù)取值不當所引起的系統(tǒng)誤差。第二章 水工建筑物量水流量

26、系數(shù)的率定利用水工建筑物量水是一種簡單經(jīng)濟的量水方法。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?shù)牧髁坑嬎愎?。然后根?jù)觀測的有關(guān)變量進行推流。對于某一特定的量水建筑物，在選定了流量公式以后，其量水精度的關(guān)鍵是流量系數(shù)。實際工作中，采用水利學中流量系數(shù)的理論值推流往往與實際流量不符。這主要是由于水利學中流量公式推導(dǎo)時考慮的是有效水頭 h0 ，而流量測驗推流時則只考慮實測水頭h,忽略了行近流速v。產(chǎn)生的流速水頭avo2/2g的影響，流速水頭雖然在水尺上觀測不到，但實際上對過水流量起著作用。另外，由于工程條件和水流條件的限制，水尺有時不能按要求的位置安設(shè)

27、而影響實測水頭。因此，率定堰閘的流量系數(shù)，對提高其量水精度是非常必要的。一、實測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)置測流斷面。 （一般設(shè)在建筑物下游100300 米處） 。在用流速儀測流的同時，觀測與堰閘過水流量有關(guān)的相應(yīng)項目。對于無閘自由流，只需觀測上游水位；無閘潛流需觀測上游水位和下游水位；有閘控制流態(tài)，則需觀測閘前水位、閘后水位和提閘高度等。率定工作需在渠道流量穩(wěn)定時進行，以免因水位大起大落而影響測流精度。水位觀測應(yīng)在流速儀施測的始末各觀讀一次，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

28、的公式后，根據(jù)實測流量及相應(yīng)水位，推求實測 的流量系數(shù)值。實踐表明，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)因素見表7因此在率定時，也要作相應(yīng)處理。表7 堰閘出流的流量公式及流量系數(shù)相關(guān)因素水流形態(tài)流量公式相關(guān)因素擬合線型無閘自由流q=mbh «2ghh-m哥函數(shù)無閘潛流a) q=m / bhj2gzh(z/h) m，哥函數(shù)b) b=m / bh2gh有閘自由流a) q=pbhgq2gh(hg/h) 一指數(shù)函數(shù)b) q= p bhg j2g(h 由g)有閘潛流a) q=- b%2ghb) q= w / bhg%；2gzi(zi/

29、h) p /(hg/z) p /指數(shù)函數(shù)式中:q一過閘流量（米3/秒）；h上游水深或閘前水深（米）；b一堰閘寬度（米）；zh一上、下游水位差（米），zh=hh小一下游水深（米）；hg一提閘高度（米）；zi一閘前、閘后水位差（米），zi=h-hi； m、m/、p、區(qū)"一流量系數(shù)；g一重力加速度，g =9.81米/秒2;£ 一垂向收縮系數(shù)，平底閘：e =0.65 ;閘后有跌坎：e =0.5根據(jù)不同情況，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測次以上）各級水位的率定資料后，可點 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，

30、利用計算機分析出 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測資料相比較， 進行誤差計算分析，若各項誤差不超過允許限值（見表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)分級處理法:由于灌溉渠道中流量的計劃性較強，在一定時期內(nèi)的流量變化不大，因此不容易測得全水位級的率定資料。有時由于用水計劃的要求，某些堰 閘的過水流量總保持在某一、二個水位級。這種情況，可以采用流量系數(shù) 分級處理法。即將同一級水位的流量系數(shù)率定數(shù)據(jù)通過格布拉斯（grbbus）法則檢驗后，舍棄異常點據(jù)，求其

31、算術(shù)平均值，作為這一級水位時的流量 系數(shù)率定值。應(yīng)用其推流時，應(yīng)注意不同流量（或水位級）要采用相應(yīng)的 流量系數(shù)率定值。關(guān)于水位分級，應(yīng)根據(jù)具體情況，通過點繪散點圖來分析確定。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)實測率定值與理論值的比較， 相對誤差在士 0.8%一±26.7%之間，由此可見，用流速儀率定流量系數(shù)對提 高建筑物量水精度有較大的意義。表9建筑物流量系數(shù)的理論值與率定值比較建筑物名稱出流形式m理m實相對誤差總干紫城節(jié)制閘無閘自由流0.3250.386-18.8%t霍莊節(jié)制閘有閘自由流0.6150.646-5.0%

32、一干五分干進水閘有閘潛流0.6400.630+1.6%t小楊莊節(jié)制閘有閘自由流0.6150.600+2.4%一干六分干進水閘有閘潛流0.6400.610+4.7%t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)制閘無閘自由流0.3250.369-13.5%一干七分干進水閘有閘潛流0.6400.630+1.6%三干四分干進水閘有閘潛流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 口型式、翼墻型式、水

33、流形態(tài)以及水尺位置等條件與水力學理論要求的應(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。對于這種情況，可根據(jù)實測資料，采用逐步 圖解法分析建立堰閘的經(jīng)驗流量公式。逐步圖解法是以水利學流量公式為基礎(chǔ)，從統(tǒng)計學觀點出發(fā)，并根據(jù)逐步回歸分析方法的思路，對各水利因素綜合考慮，逐步消除公式各自變 量對因變量（q）的影響，建立新的流量公式。以有閘自由流為例，說明其 分析方法。有閘自由流的水力學流量公式為：q=mbhg. h式中：m流量系數(shù)m= w而,其余符號意義同前。公式中，閘寬b為常數(shù)，流

34、量q （因變量）的大小隨提閘高度 hg （自 變量）的1次哥和上游水頭h （自變量）的1/2次哥而變?？紤]到實際情況 下的水頭、行近流速、進口型式、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 實測資料中與因變量（q）有關(guān)的一個自變量（h）,在雙對數(shù)紙上點繪相 關(guān)圖h- （q/bhg）,消除它（h）對因變量（q）的影響后，得到h1再 點繪第二個自變量（hg）與q的相關(guān)圖hg （q/bh"）,消除它（hg）對因變 量（q）的影響，得到hg",并據(jù)以驗證第一個自變量（h）與因變量（q） 的相關(guān)關(guān)系。這樣經(jīng)過反復(fù)驗證，直至得到新的公式q=mobhg,hb滿足精度 要求為止。新公式中：m 0一消除影響因素后的流量系數(shù)；%、b 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)制閘等幾個較大測站的閘門量水經(jīng)驗公式。經(jīng)實測驗證，新公式的量水精度較高，平均誤差都在士2%以內(nèi)。三、測流資料數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)簡介為了有效地解決測流資料分析過程中繁瑣復(fù)雜的運算，減小工作強度，提高工作效率和成果精度，石津灌區(qū)在開發(fā)研制“石津灌區(qū)灌