本發(fā)明涉及水利系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于流量在線監(jiān)測的雙基準校驗?zāi)Ｐ头椒ǎɡ昧髁吭诰€“采集平臺”采集河道的相關(guān)數(shù)據(jù)：斷面的垂線流速、水位數(shù)據(jù)、設(shè)備角度；建立矩形斷面中垂線平均流速的計算模型；將天然河道中不規(guī)則的斷面進行規(guī)則化處理，通過計算模型計算出斷面上每條垂線平均流速，進而計算出斷面的平均流速，最后計算出流量，本發(fā)明能夠?qū)缀涡螤畈灰?guī)則的斷面進行規(guī)則化處理，消除斷面形狀阻力對糙率系數(shù)分析的影響，保證了在各種斷面幾何形狀和復(fù)雜糙率條件下的計算精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水利系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于流量在線監(jiān)測的雙基準校驗?zāi)Ｐ头椒ā?/p>

背景技術(shù)

河道流量是指單位時間內(nèi)通過河渠或管道某一過水斷面的水體體積(m3/s)。當前流量測驗主要采用纜道或水文測船流速儀、走航ADCP(多普勒剖面流速儀)、浮漂(高洪)、水力學(xué)(利用堰槽和水工建筑物)、電波流速儀等方法進行。

其中流量計算方法對于我國河流流量的測驗工作有著十分重要的意義，傳統(tǒng)的謝才-曼寧公式只能計算斷面平均流速，不能計算斷面垂線平均流速。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于流量在線監(jiān)測的雙基準校驗?zāi)Ｐ头椒ǎ谟布O(shè)備在河底固定位置監(jiān)測到的分層流速，建立雙基準校驗?zāi)Ｐ停扑愠鰯嗝嫔厦織l垂線流速，進而計算出斷面的平均流速，最后計算出流量。

(二)技術(shù)方案

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于流量在線監(jiān)測的雙基準校驗?zāi)Ｐ头椒ǎㄒ韵虏襟E：

(1)利用流量在線“采集平臺”采集河道的相關(guān)數(shù)據(jù)：斷面的垂線流速、水位數(shù)據(jù)、設(shè)備角度；

(2)建立矩形斷面中垂線平均流速的計算模型；

(3)將天然河道中不規(guī)則的斷面進行規(guī)則化處理，通過計算模型計算出斷面上每條垂線平均流速，進而計算出斷面的平均流速，最后計算出流量。

進一步地，在步驟(2)中計算模型如下:

通過下式得出矩形斷面中任意的垂線平均流速為：

式中，為垂線左邊的斷面平均流速與修正系數(shù)α的乘積；為垂線右邊的斷面平均流速與修正系數(shù)α的乘積；

其中

式中，I為水面比降，n為糙率，R_x1為任意垂線左邊部分斷面的水力半徑，R_x2任意垂線左邊部分斷面的水力半徑，α為垂線流速與斷面平均流速之間建立相等關(guān)系的系數(shù)。

進一步地，在步驟(3)中，先根據(jù)垂線水深和水面寬在天然河道中做虛擬矩形、三角形和垂線；再通過下式先計算出垂線左邊的斷面流速：

式中，α為虛擬矩形斷面中垂線流速的修正系數(shù)，N_左為垂線左邊部分的糙率系數(shù)，R_左為垂線左邊部分虛擬矩形斷面面積與濕周的比值，I為水面比降；

其中

式中，為虛擬矩形斷面中的平均糙率，為垂線流速特征糙率；

然后再計算出垂線右邊的斷面流速，垂線右邊的斷面流速的求法和垂線左邊流速的一致。

(三)有益效果

本發(fā)明提供了一種基于流量在線監(jiān)測的雙基準校驗?zāi)Ｐ头椒ǎ邆湟韵掠幸嫘Ч?/p>

(1)本發(fā)明對幾何形狀不規(guī)則的斷面進行規(guī)則化處理，消除斷面形狀阻力對糙率系數(shù)分析的影響；能計算出斷面中任意條垂線的流速，大大提高精度。