[發(fā)明專利]一種渠道流量計算方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710203894.8
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107084765A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓宇;杜太生;邱流潮;劉曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01F1/86
• 分類號: G01F1/86
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 湯財寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水利工程領(lǐng)域，更具體地，涉及一種渠道流量計算方法及裝置。

背景技術(shù)

目前，基于末級灌溉渠系流量量測是實現(xiàn)灌區(qū)精確配水、科學(xué)調(diào)度和信息化管理的關(guān)鍵。

末級渠系多為弧底梯形渠道，流速分布將有別于傳統(tǒng)矩形渠道或梯形明渠，進而使得流量推求有別于傳統(tǒng)矩形或梯形明渠。灌區(qū)明渠內(nèi)水流的流態(tài)變化多樣，因此推求通用的流速計算方法是十分必要的。現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用計算渠道流量，其中Q為流量、A為渠道橫截面積、V為渠道流速、C為謝才系數(shù)、R為渠槽弧底半徑、i為渠道底坡以及n為渠道邊斷粗糙率，其中所述謝才系數(shù)與斷面形狀、尺寸及渠道邊斷粗糙率有關(guān)。

現(xiàn)有的渠道流量計算方法在計算流量時需要嚴格把控環(huán)境因素的影響，而灌區(qū)水流的現(xiàn)場流態(tài)變化多樣，并不能實時的獲取環(huán)境因素的資料，這極大的影響了渠道流量的計算精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的渠道流量計算方法及裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種渠道流量計算方法，包括：

基于渠道水位至渠道底部的距離以及渠道斷面上預(yù)設(shè)的各流速測量點的流速，確定所述渠道斷面的流速分布因子；

基于所述渠道斷面的流速分布因子，確定所述渠道斷面上各位置點的流速值；

基于所述渠道斷面上各位置點的流速值以及所述渠道的斷面面積，計算所述渠道的流量。

其中，所述基于渠道水位至渠道底部的距離以及渠道斷面上預(yù)設(shè)的各流速測量點的流速，確定所述渠道斷面的流速分布因子，包括：

通過下式確定第一流速分布因子：

α₁＝(gSh-u_*²)/u_*²

其中，α₁為所述第一流速分布因子、g為重力加速度、S為渠道的坡度、h為所述渠道水位至渠道底部的距離、u_*為渠道斷面上的局部摩阻流速；

通過下式確定第二流速分布因子：

其中，α₂為所述第二流速分布因子、u和v為所述各流速測量點的縱向和垂向流速；

通過下式確定所述流速分布因子：

α＝α₁+α₂

其中，α為所述流速分布因子。

其中，所述基于所述渠道斷面的流速分布因子，確定所述渠道斷面上各位置點的流速分布，包括：

通過下式確定所述渠道斷面上各位置點的流速值：

其中，κ為卡門常數(shù)、y為所述渠道斷面上各位置點位置、y₀為斷面擬合常數(shù)、u隨y的分布為所述渠道斷面上各位置點的流速值。

其中，所述基于所述渠道斷面上各位置點的流速值以及所述渠道的斷面面積，計算所述渠道的流量，包括：

計算所述渠道斷面上各位置點沿渠道斷面法線方向的流速值；

基于所述渠道斷面上各位置點沿渠道斷面法線方向的流速值以及所述渠道的斷面面積，計算所述渠道的流量。

其中，所述基于所述渠道斷面上各位置點的流速值以及所述渠道的斷面面積，計算所述渠道的流量，包括：

計算所述渠道斷面上各位置點沿渠道斷面垂線方向的流速值；

基于所述渠道斷面上各位置點沿渠道斷面垂線方向的流速值以及所述渠道的斷面面積，計算所述渠道的流量。

另一方面，本發(fā)明提供一種渠道流量計算裝置，包括：

第一確定模塊，用于基于渠道水位至渠道底部的距離以及所述渠道斷面上預(yù)設(shè)的各流速測量點的流速，確定所述渠道斷面的流速分布因子；

第二確定模塊，用于基于所述渠道斷面的流速分布因子，確定所述渠道斷面上各位置點的流速值；

計算模塊，用于基于所述渠道斷面上各位置點的流速值以及所述渠道的斷面面積，計算所述渠道的流量。

其中，第一確定模塊具體用于：

通過下式確定第一流速分布因子：

α₁＝(gSh-u_*²)/u_*²

其中，α₁為所述第一流速分布因子、g為重力加速度、S為渠道的坡度、h為所述渠道水位至渠道底部的距離、u_*為渠道斷面上的局部摩阻流速；

通過下式確定第二流速分布因子：