[發(fā)明專利]一種不規(guī)則河道斷面流量測量裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110570150.6
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113155107A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王麒;闞雪冬;王心義;李偉;夏大平;李賽賽;宋博;石尚威
• 申請（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué);焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司;河南理工大學(xué)
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G01F1/66;G01S13/58;G01S13/86
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

一種不規(guī)則河道斷面流量測量裝置及方法,包括計(jì)算機(jī)、信號接收器、左支架和右支架，左支架和右支架分別設(shè)置在河道左右兩側(cè)，左支架和右支架之間設(shè)有一根纜繩，纜繩與河水流向垂直，纜繩上固定設(shè)有用于固定安裝聲波測深儀的旋轉(zhuǎn)連接座或者滑動設(shè)有用于固定連接聲波測深儀及雷達(dá)測速儀的動滑輪組件，聲波測深儀和雷達(dá)測速儀通過無線通訊的方式與信號接收器傳輸信號，信號接收器與計(jì)算機(jī)通訊連接。本發(fā)明原理科學(xué)，操作方便，采用旋轉(zhuǎn)連接座配合聲波測深儀，可以更好的了解河道斷面小規(guī)模的凹凸情況，并隨著角度和距離正確模擬出河道斷面，測試數(shù)據(jù)更加精確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水文及地質(zhì)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種不規(guī)則河道斷面流量測量裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，對于北方的大洪水流量測驗(yàn)手段仍主要靠浮標(biāo)法。由于北方河流比降大，流速高，特別是一些流域植被差的中小河流，產(chǎn)匯流時間短，暴雨洪水過程陡漲陡落，峰頂持續(xù)時間短，水流對鉛魚、流速儀的沖擊力大，所以對一些特殊環(huán)境下的斷面流量測量就顯得特別重要。

流量資料具有極為重要的作用，涉及防洪安全、水文水利計(jì)算、水資源評價等各個方面，因此河流流量測量是水文工作的重要內(nèi)容。每年需要耗費(fèi)大量的人力物力去完成測驗(yàn)任務(wù)。為了減輕流量測驗(yàn)工作量，長期以來，水文工作者都在尋找減少流量測驗(yàn)次數(shù)的方法。

現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在部分關(guān)于過水?dāng)嗝媪髁康难芯俊＠缟暾執(zhí)枮?01810948626.3一種非接觸式雷達(dá)測流的河道斷面流量計(jì)，在雷達(dá)探頭測點(diǎn)所在的河道橫斷面上，按一定的距離間隔進(jìn)行斷面測量，基于實(shí)測斷面數(shù)據(jù)，進(jìn)行斷面多項(xiàng)式曲線擬合，并根據(jù)探頭位置、實(shí)測水位、表面流速及河床糙率，結(jié)合水力學(xué)曼寧公式，計(jì)算河道斷面水面比降，然后，基于水力學(xué)天然河道流量計(jì)算原理，選擇一定數(shù)量的垂線對河道斷面進(jìn)行均勻劃分，依次計(jì)算各條垂線水深及對應(yīng)的垂線上平均流速，再在每個垂線間隔中點(diǎn)處作虛垂線，數(shù)條垂虛線與斷面擬合曲線以及河道水位線構(gòu)成數(shù)個不規(guī)則的多邊形，依次計(jì)算每個多邊形的面積，最后，采用面積加權(quán)法，計(jì)算河道大斷面流量。

但是，該方案存在較多的缺陷，具體包括：雷達(dá)流量計(jì)所測的為表面流速，并非真實(shí)流速，真實(shí)流速和表面流速之間存在一個水面流速系數(shù)，需要對表面流速進(jìn)行流速矯正，用矯正后的流速采用流速面積法，計(jì)算河道大斷面流量，可以是實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加精確。

非接觸式雷達(dá)測流的河道斷面流量計(jì)，按一定的距離間隔進(jìn)行斷面測量，記錄高程坐標(biāo)，并繪制河流橫斷面實(shí)測圖，對于小部分的河道斷面凹凸情況無法正確模擬出來且測量次數(shù)過多。

因此，有必要設(shè)計(jì)一種具有相對簡單且精確度較高的裝置及方法，來實(shí)現(xiàn)對不規(guī)則斷面流量的測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種原理科學(xué)、操作方便、測試結(jié)果精確度高的不規(guī)則河道斷面流量測量裝置及方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種不規(guī)則河道斷面流量測量裝置, 包括計(jì)算機(jī)、信號接收器、左支架和右支架，左支架和右支架分別設(shè)置在河道左右兩側(cè)，左支架和右支架之間設(shè)有一根纜繩，纜繩與河水流向垂直，纜繩上固定設(shè)有用于固定安裝聲波測深儀的旋轉(zhuǎn)連接座或者滑動設(shè)有用于固定連接聲波測深儀及雷達(dá)測速儀的動滑輪組件，聲波測深儀和雷達(dá)測速儀通過無線通訊的方式與信號接收器傳輸信號，信號接收器與計(jì)算機(jī)通訊連接。