《流速仪法流量、输沙率数据处理软件开发技术与实践》孟春丽|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《流速仪法流量、输沙率数据处理软件开发技术与实践》

【作　者】孟春丽

【页 数】 343

【出版社】 郑州：黄河水利出版社 , 2019.11

【ISBN号】978-7-5509-2547-2

【分 类】流量观测-软件开发-研究-输沙率-测验-软件开发-研究

【参考文献】 孟春丽. 流速仪法流量、输沙率数据处理软件开发技术与实践. 郑州：黄河水利出版社, 2019.11.

图书封面：

图书目录：

《流速仪法流量、输沙率数据处理软件开发技术与实践》内容提要：

本书通过参考有关计算机编程书籍、国家规范和行业规范的有关要求，结合流速仪法流量、输沙率数据处理软件开发实例，对软件开发方法进行了较完整的描述。本书共分8章，内容涉及流速仪法流量测验、输沙率测验的技术要求、VisualBasic编程基础、从需求分析、概要设计、详细设计、测试分析、软件应用文档编写方法等方面介绍了软件开发过程及方法。

《流速仪法流量、输沙率数据处理软件开发技术与实践》内容试读

1流速仪法流量测验技术要求

。1

1流速仪法流量测验技术要求

1.1流速面积法测流的基本原理

流量是指单位时间内流过某一过水断面的水体体积。流量测验有以下两种思路：一种是设想从一个水池的出流口用量筒逐秒地承接水流并量记水量，或者记下出流时间和相应水量并用后者除以前者（出流时间越短，流量的瞬时性越明显），可以直接或者系列单位为m3/s的数值，从而实现测流，这类方法可称为量积法测流。另一种是设想取面积微小的流束，测量出流速，用流速乘以面积，也可得出单位时间内流过该流束过水断面的水体体积，这类方法就称为流速面积法测流。之所以设想取面积微小的流束测流速，是认为流束的流速分布差异可以忽略，测出的就是全断面的平均流速。如果将水流断面面积放大，可以有两种途径测量一定精度的流量：一种是测出可划分为流束的各流束流量后累加；另一种是根据流速分布情况，在断面合适的位置分别测量流速，以一定的规则统计计算断面平均流速，用断面平均流速乘以断面面积获得单位时间内流过该过水断面的水体体积。显而易见，后一种途径对断面面积很大的江河有实用意义，水文测验的流速面积法基本以此为模式进行规则化或衍变扩展。

流速仪多线多点法是最典型的流速面积法测验河流流量的模式，其测量实施过程是，按断面流速分布规律，在断面布置若干测深测速垂线测量深度，在测速垂线上安排若干流速测点，用流速仪按规定的时间测流流速；其计算过程是，计算测点流速和垂线平均流速，计算相邻垂线间的面积，通过相邻垂线平均流速计算对应面积的平均流速，用相邻垂线间的面积乘以对应面积的平均流速获得该面积部分的流量，累加各面积部分的流量即为全断面的流量。

一种更理想简化的模式，是测量或推算出断面平均流速和全断面面积，通过计算其乘积得到全断面流量。在工程实践中，常需要设计合适的方式开展本模式与流速仪多线多点法模式的对比试验，探索与断面平均流速最接近的代表区域（点、垂线、若干点或垂线平均值等)，或固定测量区域获得特征流速后建立与断面平均流速的换算关系，分析、总结本模式需要的断面平均流速的测法。

从水力学堰闸出流公式的推导过程可知，先用能量方程推求出考察断面的平均流速，再乘以断面面积才获得出流流量，只是在简化公式过程中合并了有关要素，蕴含掩盖了面积和流速等原始计算量值，突出了水头、宽度等要素并引入许多系数，可见水力学堰、闸测流的依据也是流速面积法。

由以上可知，流速面积法测流具有普遍意义。

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流速仪法流量、输沙率数据处理软件开发技术与实践

1.2流速仪法流速测验的基本要求

1.2.1流速仪法流速测验的适用条件

(1)断面内大多数测点的流速不超过流速仪的测速范围。

(2)垂线水深不应小于流速仪用一点法测速的必要水深0.16m。

(3)在一次测流的起讫时间内，水位涨落差不应大于平均水深的10%；水深较小和涨落急剧的河流不应大于平均水深的20%。

(4)流经测流断面的漂浮物不致频繁影响流速仪正常运转。

(5)冬季气温低时，流速仪入水以后转动灵活。

(6)在特殊情况下，个别测次超出了流速仪适用范围时，应在资料中说明；应在使用后将仪器封存，进行比测或重新检定。

1.2.2测验中需掌握的基本规定

单位时间内流过某一过水断面的水体体积称为流量（也称为流率或断面流量），常用符号Q表示，以m/s计。断面流量Q与过水断面面积A的比值定义为断面平均流速V断，在

实际应用中通常是由其他测算途径先求出V断.再用Q=V斯A推算断面流量。

由流量基本概念衍生的概念较多，如将某一过水断面分割为若干部分，则通过各部分面积上的流量称为部分流量；流量本身具有瞬时的意义，相对于瞬时流量，有时段（日、月、年等)平均流量等概念。

1.2.2.1测深、测速垂线布置

(1)主槽要较河滩为密，在河床和流速的急剧转折点处都分布有垂线的前提下，垂线分布应尽量均匀。

(2)为避免个别垂线的测速偶然误差对总流量影响过大，断面内任意两条相邻测速垂线的间距，最好不超过总水面宽的20%。

(3)断面最大流速和最大水深处及两边必须测速，主槽部分两测速垂线的间距不得大于20m,滩地部分两测速垂线的间距不得大于40m。

(4)当水位涨落或河岸冲刷（淤积），使靠岸边的一条测速垂线离水边太近或太远时，应及时调整靠岸边的两测速垂线的位置。基本原则是：第一条测速垂线到水边的距离应小于第一条测速垂线到第二条测速垂线的距离，大于第一条测速垂线到第二条测速垂线距离的

一半。

(5)大于断面总流量1%的串沟水流，应布设测速垂线，垂线数应根据水面宽确定，但最少不得少于3条，不与主流相同的独立死水岔沟可不测。

(6)流速仪常测法测速垂线数，依据给定的单次流量最大总随机不确定度来确定，一般情况应按表1-1执行，当出现洪水漫滩时，应根据实际情况增加垂线数。

1流速仪法流量测验技术要求

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表1-1各级水面宽下的最少测速垂线数要求

水面宽(m)

测速垂线数（条）

<100

9~10

100-200

11-12

200-300

13~14

300-400

15-16

400-500

17-18

>500

>18

(7)流速仪多线多点法测流的测速垂线数，应是流速仪常测法垂线数的1.6倍。

1.2.2.2测深方法、测速方法

1.测深方法

水深测量有多种测量方法，我们采用的方法基本上是测深杆、测深锤和船上（或吊箱上)铅鱼测深。其中，船上（或吊箱上）铅鱼测深若悬索偏角大于10°需进行干绳、湿绳改正。

(1)悬索偏角测量。船上铅鱼测深时，偏角测量可利用扇形量角器直接量读出偏角，即悬索支点沿悬索切线与铅直线的夹角。吊箱上铅鱼测深时，偏角测量可采用措施测量其偏角。

(2)当悬索偏角大于10°时，如果水深测量采取直接测读（悬索上有标尺），只做湿绳改正；如果采取计数器或游标法测读水深，应做干绳、湿绳改正。

(3)湿绳改正可根据悬索直径(d,mm)、铅鱼质量(C,kg)按照公式B=0.144号计算出

铅鱼、悬索所受冲力分配的参数B后，根据参值的大小，按照偏角、水深由《水文测验手册》

附录I-2湿绳长度改正数表中直接查出相应的改正值。

(4)干绳改正时，首先计算悬索支点至水面的高差与测得水深的比值，若比值小于表1-2中的数据可不做干绳改正；否则应根据悬索偏角、悬索支点至水面的高差值由《水文测验手册》附录13干绳长度改正数表中直接查出相应的改正值。

表1-2

铅鱼在河底时的悬索偏角

10°

150

20°

25°

30

35°

40°

悬索支点至水面的高差与

0.64

0.28

0.16

0.10

0.06

0.04

0.03

测得水深的比值

(5)当悬索偏角小于10°，但干绳改正数超过水深1%~2%时，只做干绳长度改正，公式为

千绳改正数=千绳长度×(1-cosa)

式中，a为悬索偏角。

2.测速方法

测点流速测量的方法主要有电铃盒、秒表人工计时和智能流速记录仪两种，不论采用哪种记录方法，测速历时都要符合规范要求。在进行流速测验时，若断面发生了流向偏角，需

·4…

流速仪法流量、输沙率数据处理软件开发技术与实践

进行流向偏角测量及改正。流向偏角测量可采用流向仪、流向器或系线浮标法进行。流向仪可测出垂线上每一个测点的流向，流向器只能测出水面附近的流向，系线浮标法只能测出水面流向。

1.2.2.3垂线测点布设要求

(1)用任何方法测流，垂线上流速测点的间距都不宜小于流速仪旋桨、旋叶或旋杯的直径。

(2)测水面流速时，流速仪转子旋转部分不得露出水面。

(3)测河底流速时，应将流速仪下放至0.9相对水深以下，并应使仪器旋转部分的边缘离开河底2~5cm。测冰底或冰花底流速时，应使流速仪旋转部分的边缘离开冰底或冰花底5cm。

(4)垂线流速测点数目要求。

流速仪精测法的垂线流速测点数目要求见表1-3。

表1-3流速仪精测法的垂线流速测点数目要求

水深或有效水深(m)

垂线上测点数目和位置

悬杆悬吊

悬索悬吊

畅流期

冰期

五点（水面、0.2、0.6、

六点（冰底或冰花底、0.2、0.4、0.6、

>1.00

>3.00

0.8、河底)

0.8有效水深、河底)

0.60-1.00

2.00-3.00

三点(0.2、0.6、0.8)

三点(0.15、0.5、0.85有效水深)

0.40-0.60

1.50-2.00

二点(0.2、0.8)

二点(0.2、0.8有效水深)

0.20-0.40

0.801.50

一点(0.6)

一点(0.5有效水深)

0.16-0.20

0.60-0.80

一点(0.5)

一点(0.5有效水深)

<0.60

改用悬杆或其他方法

改用悬杆悬吊

<0.16

改用小浮标

流速仪常测法的垂线流速测点数目要求见表14。

1.2.2.4垂线测点的定位要求

(1)流速仪可采用悬杆悬吊或悬索悬吊，应使流速仪在水下呈水平状态。

(2)流速仪离船边的距离不应小于1.0m,小船不应小于0.5m。

(3)不论是采用悬杆悬吊还是采用悬索悬吊，应使流速仪在水平面的一定范围内能够自由转动。

(4)在测速过程中，测船一般不宜摆动。

1.2.2.5死水、回流边界或回流量测定

测流断面出现死水区或回流区时，在每次施测流量的同时一般均应测定死水区或回流区的流速，以便能据以确定死水边界和计算回流量。

(1)死水区的断面面积超过总的断面面积的3%时，需根据以往资料或目测确定死水边界，计算死水面积；否则，死水可做流水处理。

1流速仪法流量测验技术要求

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表14流速仪常测法的垂线流速测点数目要求

水深或有效水深

垂线上测点数目和位置

(m)

二测点数目和位置(m)

悬杆悬吊

悬索悬吊

畅流期

冰期

>0.60

>2.00

二点(0.2、0.8)

三点(0.15、0.5、0.85有效水深)

0.40-0.60

1.50-2.00

二点(0.2、0.8)

二点(0.2、0.8有效水深)

0.20-0.40

0.80-1.50

一点(0.6)

一点(0.5有效水深)

0.16-0.20

0.60-0.80

一点(0.5)

一点(0.5有效水深)

<0.60

改用悬杆或其他方法

改用悬杆悬吊

<0.16

改用小浮标

(2)断面上出现回流区，回流量不超过断面顺流量的1%，且在不同时间内顺逆不定，只需在顺逆流两侧布置测速垂线，测定其边界，回流可做死水处理；否则，除测定其边界外，还需在回流区布设适当的测速垂线，以测出回流量。

1.2.2.6流向偏角测量与改正

(1)当测验断面出现斜流、分叉、回流、死水现象时，在水流流态比较明显周围或全断面进行流向偏角观测。

(2)当进行流速仪法和微波流速仪法测流，出现斜流、流速信号上下异常时，应进行流向偏角观测。

(3)流向偏角观测要符合《河流流量测验规范》(GB50179一2015)和水文勘测任务书

的规定要求。

(4)缆道站或施测流向偏角有困难的测站，通过资料分析，当影响总流量不超过1%时，可不施测流向偏角，但每年应施测1~2次水流平面图进行检验。

1.2.2.7流向观测仪器

(1)测杆式流向器：转轴部分装在悬杆上，转轴上端度盘与转轴保持垂直，下端尾翼应能随流向自由旋转。若实测水面附近的流向，应先使流向仪转轴上端的度盘与转轴垂直，当罗盘读数为零时应使其指针对准流向仪度盘的0°或90°。流向仪尾翼的尺寸应保证在低流速时能使其随流向自由旋转。

(2)电磁流向仪：利用电磁与地磁的夹角测量流向。采用流向仪测出流向的磁方位角，并计算测出的磁方位角与测流断面垂直线的磁方向角之差，应连续读数3~5次，取平均值。

(3)系线浮标法：采用系线浮标测流向时，宜将浮标系在20~30m长的柔软细线上，自垂线处放出，待细线拉紧后，采用六分仪或量角器测量流向偏角。当采用量角器测量时，量角器上应绘有方向线，并应采用罗盘仪或照准器控制其方向，使它重合或垂直于测流断面线。

(4)数字流向仪：按照生产厂家的技术参数，满足流向测量的要求。

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流速仪法流量、输沙率数据处理软件开发技术与实践

1.2.2.8流向偏角的要求

每条垂线应观测3次取平均值，当流向偏角超过10°时，应从其往两岸延伸进行全断面观测；本次流量有流向偏角时，下次测流仍然观测流向偏角，直到全断面流向偏角小于10°。

当全年流向偏角都小于10°时，按水文勘测任务规定要求

1.2.3流速仪测流的测验方法

1.2.3.1测流方法的选择

不同的测验时期实测流量时，可在保证测验安全的前提下，针对具体情况，选择符合实际的测流方法，如流速仪精测法、常测法、简测法、全断面浮标法、中泓浮标法等。根据多年的实际工作经验，不同时期的测验方法可按照以下情况确定：

(1)畅流期测流方法确定。一般根据水位涨落及测站任务书确定，如无特殊情况主要采用流速仪法测流。

(2)流冰（花）期测流方法确定。一般根据具体流冰（花）密度确定测流方法，稀疏流冰(花)一般采用流速仪一点法或全断面浮标法，稠密流冰（花）一般采用全断面浮标法或中泓浮标法。

(3)稳定封冻期测流方法确定。一般采用流速仪常测法，如有特殊要求可采用流速仪精测法。

(4)不论采用那种测流方法，都必须在保证人员和设备安全的前提下进行。

1.2.3.2具体测验方法

1.精测法

精测法的目的是为测线精简和确定测验方法积累资料。精测法就是用更多的测线和测点进行流量测验，研究各级水位条件下，断面流量沿河宽水流分布规律，为精简分析做大量储备工作。

按照水文勘测任务书的要求，就是在测站一年中，选择中高水，测速垂线取常测法2倍以上，80%以上垂线水深满足五点法以上测速，大部分测点时间在100s以上，测次每年有1~2次。如果是一年中无大中洪水情况，可以在比较大的水深处，用五点法以上测法，一年中累计测验垂线不少于2~3条，为测点系数分析积累资料。

2.常测法

常测法是以精测法为基础，经过对一部分测线和测点的精简分析后，满足表15条件就可以进行常测法流量测验。

年中的平水期，满足流量测验规范、水文勘测任务书、黄委水文局水文测验质量管理

办法、测验质量检查计分标准、河南水文局水文监测质量管理办法，以及试验研究和上级临时文件要求。

3.简测法

简测法是以精测法和常测法为基础，对资料通过分析，测得的流量资料满足常测法流量精度条件或中高水不确定度达到低水时精度，就可以进行简测法测验。

简测法就是在水位涨落急剧，冲淤变化较大，设施设备安全故障原因，满足洪水过程控制的要求等情况下，进行的流量测验。可采用减少测深测速垂线，缩短测验历时方法，进行流速仪测流。

···试读结束···