[發明專利]一種基于非接觸式河流表面測速的瞬時流量回歸計算方法

無效

• 申請號: 201310142657.7
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103235883A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 蔡富東
• 申請（專利權）人: 山東信通電器有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

?技術領域

本發明屬于河流流量遙測技術領域，尤其涉及一種基于非接觸式河流表面測速的瞬時流量回歸計算方法。

?背景技術

河流測流是指對河流的實時流量進行周期性動態測量。河流測流對掌握水情和水資源狀況，進行水土保持保護環境，合理調配水資源，防洪減災，甚至對跨河流或臨河流的基礎建設提出相應的設計要求，都具有重要意義。

河流測流傳統上采用接觸式測量技術。包括機械式流速儀、聲學多普勒流速剖面儀（ADCP）等測流技術都是接觸式測流技術。在接觸式測流技術條件下，測量設施涉水，人工參與程度高，汛期危險性高，測量周期長。但是這些技術能夠直接測量河流斷面多點流速，理論上在不考慮測量跨度時間內流速變化情況下，只要這些流速足夠密集，就可以準確計算河流的流量。?

非接觸式測流技術，如超高頻雷達測流技術、電波流速儀等，能夠解決接觸式測量存在的一些問題。非接觸式河流測流技術具有不涉水、易實施、人工參與少、危險性低、測量速度快的優點。但非接觸式測量只能直接測量河流表面多點的流速，不能像機械式流速儀、聲學多普勒流速剖面儀（ADCP）那樣可以測量河流斷面多點流速，從而不能直接測算河流瞬時流量。?

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發明內容

本發明克服現有技術的不足，提供一種基于非接觸式河流表面測速的瞬時流量回歸計算方法，基于此方法，可以通過非接觸式測流技術提供的表面流速、河流水位、斷面數據計算得到河流的瞬時流量。?

根據本發明的一種基于非接觸式河流表面測速的瞬時流量回歸計算方法，用于利用非接觸式方法測量出河流表面的流速，并利用所測量的流速乘以河流斷面面積從而計算出瞬時流量，其包括以下步驟：?

通過非接觸式方法同時測量河流多點表面流速Vi和河流水位高度H，根據河流水位高度H獲取河流斷面面積S，S是H的函數，即S=S(H)，??

???根據河流多點表面流速Vi獲取河流表面平均流速，即：???????????????????????????????????????????????????，

然后采用公式M=K*Vs*S計算河流斷面瞬時流量，其中Vs是河流表面平均流速，S是根據河流水位高度獲取的河流斷面面積，M為河流斷面瞬時流量，K為水面系數。

即，河流斷面瞬時流量M通過水面系數K、河流斷面面積S、河流表面平均流速Vs的乘積計算得到。?

進一步，在具備比測試驗條件的情況下，針對具體河流斷面，根據一定樣本的比測數據，獲取水面系數K，即：Vcr=?K*Vs?；在不具備比測試驗條件下，K=0.87。?

進一步，?所述的河流多點表面流速Vi由超高頻雷達測得，或由在線式多點電波流速儀測得，或由粒子圖像測速（PIV）技術測得。?

?本發明的有益效果：?

本發明提出一種基于表面流速的河流斷面流量的回歸計算方法，其非接觸式河流測流技術除了具有不涉水、易實施、人工參與少、危險性低、測量速度快的優點外，還能夠通過非接觸式測流技術提供的表面流速、河流水位、斷面數據計算得到河流的瞬時流量，其非接觸式測量獲得的數據與人工測量得出的數據接近度高，誤差小，可以完全代替人工測量。

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?附圖說明

圖?1是非接觸式河流表面流速測量與傳統方式測流內容對比示意圖；

圖?2?非接觸式測量得到的河流表面平均流速Vs；

圖?3?非接觸式測量得到的河流水位高度H；

圖?4?人工測量河流實時流量Mr；

圖?5??Mr與Vs*S的線性相關性關系圖；

圖?6?非接觸式條件下河流斷面瞬時流量M。

??具體實施方式

????非接觸測量技術，包括超高頻雷達流速場技術、在線式多點電波流速儀、粒子圖像測速（PIV）技術等。這些技術的共同特點是只能直接測得河流表面多點的流速。本發明基于超高頻雷達流速場技術和傳統機械式流速儀測試方法在山東東里水文站所作的大量的比測數據，提出非接觸河流瞬時流量的計算方法，該方法適用于所有非接觸式測流技術。