浅析流速仪测流量水的断面选择及测流过程

刘颖枕

一 测流量水意义和基本内容

测流量水工作是灌区合理调度灌溉水资源，正确执行用水计划，加强经济管理和用水管理的必要措施。设置测水站、网进行量水，是灌区的重要职责和基本工作。

二 流速仪测流方法的测水过程

流速仪是用来测量水流速度的专门仪器，其测量精度较高。

1 流速仪的类型及测速原理

类型：国产流速仪有两类9种，分别适用于河、渠、湖、库的流速。我灌区常用流速仪有：旋桨式和旋杯式。

流速仪的测速原理：流速仪测速，是靠其旋转部分（转子）转动而实现的。流速仪没入水中后，转子水流冲击而转动起来，水流速度越快，转子的转速也越快，他们是成正比关系的。

这个关系可以用一个函数表达式表示：

V=KN/t+c

式中： V----测点流速，单位为米/秒；

N----转子的转数，即转子转数n与相应时间t的比：N=n/t

K----常系数

C----仪器的摩阻系数

通过这个关系式，流速仪以其转子的转速快慢，来反映水流流速缓慢。这就是利用流速仪可以测定水流速度的根据。V=KN+C就是流速的计算公式。

由于每架仪器的转动部分及零配件的几何形状，光洁度，尺寸公差等都不是绝对相同的，因此每架仪器转子转动的灵敏度都不完全一样，这就使得架仪器转子的转速与水流的流速之间的函数关系也不完全相同，其公式中的K和C的数值不同。因此每一架仪器，都有它自己特有的流速计算公式系数，使用哪一架仪器，就要用该仪器的流量公式进行计算。

流速仪转子的转速，是通过电路传导，电铃计数，秒表计时，经计算而得到的，转子转动20转（或5转），电铃接通一次，即电铃响一次。统计一段时间内（100秒以上）电铃的响次，进而利用公式求出水流速度。

2.流速仪测流的工作内容

流速仪测流工作内容主要包括：选择断面，确定测线，测量断面，施测流速，计算流量，其中间选择断面和确定测线是放水之前应该完成的。

（1）选择测流渠段及断面。 渠段及断面应满足下列条件，否则会影响测流成果的准确性。渠段应平直，水流要均匀；测流渠段的纵横断面应比较规则，稳定；测流断面的设置应与水流的方向垂直；测流断面应不受下游闸门操纵回水的影响（一般在下游100-200米水流平稳处），附近不应设有影响水流的建筑物（如桥梁，抽水机站和树木杂草等），若测流断面在建筑物下游，应不受建筑物泄出水流不稳定的影响。

对于不规则的土渠可以采用衬砌加以整治，把测流断面做成标准断面（如梯形断面）。

（2）测线布设。测流断面上测深、测速垂线的数目和位置，应满足过水断面和平均流速测量精度的要求。在比较规则整齐的渠床断面上，任意两条测速垂线的间距，应不大于渠宽的1/5；在形状不規则的断面上，其间距应不大于渠宽的1/20。测深垂线应分布均匀，能控制渠床变化的主要转折点。渠岸坡脚处、最大水深点、渠底起伏转折点等处都应设置测深垂线。主流摆动剧烈或渠床不稳的测站，垂线宜加密布置，垂线位置应优先分布在主流上，并避开水流不平稳和紊动大的岸边或回流区。规则的灌溉渠道断面上，测深垂线与测速垂线可合并设置。垂线可等距离或不等距离布设。若过水断面和水流对称，则垂线应对称布设。

（3）测量流速。用流速仪施测的流速，是过水断面上仪器所在位置水流的点流速，它不能代表整个过水断面的流速情况。为了求得全断面的平均流速，将整个断面上的各个点的流速都测到是不可能的，也是没有必要的。可以选择一些有代表性的点，实测这些点的流速，在由这些点流速计算测线的平均流速，根据具体情况和测试精度的要求，可以分别测出垂线上一个、两个、三个、五个等有代表性的点的流速。在经过计算就得到垂线平均流速。这些方法也成为一点法、两点法、三点法、五点法测速。由于水的流速在垂线上的分布是曲线形的，所以无论采用几点法，所求出的垂线平均流速都是近似的，一般地说，多点法较少点法精确的多。所以当要求较为精确的流速时，以三点法、五点法为宜。一般测流多采用三点法。为了求得最佳效果，做到既省时省力，又能测到较准确的结果，我们可以在不同水深采用不同的测速方法，见下表。

关于各种测速方法测点的位置及垂线平均流速的计算

一点法： 施测垂线上一个点的流速，代表该垂线的垂线平均流速。测点设在自水面向下计算，该垂线处水的十分之六处。（即0.6H处。如水深为1米，则测点设在水面以下0.6米处）。将流速仪悬置在该点，实测的流速就是这一条垂线的垂线平均流速：

二点法： 将流速仪悬置十分之二及十分之八相对水深出，以这两个代表点的流速平均值，作为该测线的垂线平均流速：

三点法：分别在十分之二、十分之六、十分之八相对水深处的三个代表点测速，取其平均值，作为该测线的垂线平均流速：

或：

五点法：分别测出下列五个代表点的流速，或其加权平均值，作为垂线的平均流速。这五个点分别是：水面（在水面以下5cm处施测，以不露仪器的旋转部分为准）、十分之二、十分之六、十分之八相对水深处、及渠底点（离开渠底2-5厘米）。按下式计算垂线平均流速：