淺析流速儀測流量水的斷面選擇及測流過程

劉穎枕

一 測流量水意義和基本內容

測流量水工作是灌區合理調度灌溉水資源，正確執行用水計劃，加強經濟管理和用水管理的必要措施。設置測水站、網進行量水，是灌區的重要職責和基本工作。

二 流速儀測流方法的測水過程

流速儀是用來測量水流速度的專門儀器，其測量精度較高。

1 流速儀的類型及測速原理

類型：國產流速儀有兩類9種，分別適用于河、渠、湖、庫的流速。我灌區常用流速儀有：旋槳式和旋杯式。

流速儀的測速原理：流速儀測速，是靠其旋轉部分（轉子）轉動而實現的。流速儀沒入水中后，轉子水流沖擊而轉動起來，水流速度越快，轉子的轉速也越快，他們是成正比關系的。

這個關系可以用一個函數表達式表示：

V=KN/t+c

式中： V----測點流速，單位為米/秒；

N----轉子的轉數，即轉子轉數n與相應時間t的比：N=n/t

K----常系數

C----儀器的摩阻系數

通過這個關系式，流速儀以其轉子的轉速快慢，來反映水流流速緩慢。這就是利用流速儀可以測定水流速度的根據。V=KN+C就是流速的計算公式。

由于每架儀器的轉動部分及零配件的幾何形狀，光潔度，尺寸公差等都不是絕對相同的，因此每架儀器轉子轉動的靈敏度都不完全一樣，這就使得架儀器轉子的轉速與水流的流速之間的函數關系也不完全相同，其公式中的K和C的數值不同。因此每一架儀器，都有它自己特有的流速計算公式系數，使用哪一架儀器，就要用該儀器的流量公式進行計算。

流速儀轉子的轉速，是通過電路傳導，電鈴計數，秒表計時，經計算而得到的，轉子轉動20轉（或5轉），電鈴接通一次，即電鈴響一次。統計一段時間內（100秒以上）電鈴的響次，進而利用公式求出水流速度。

2.流速儀測流的工作內容

流速儀測流工作內容主要包括：選擇斷面，確定測線，測量斷面，施測流速，計算流量，其中間選擇斷面和確定測線是放水之前應該完成的。

（1）選擇測流渠段及斷面。 渠段及斷面應滿足下列條件，否則會影響測流成果的準確性。渠段應平直，水流要均勻；測流渠段的縱橫斷面應比較規則，穩定；測流斷面的設置應與水流的方向垂直；測流斷面應不受下游閘門操縱回水的影響（一般在下游100-200米水流平穩處），附近不應設有影響水流的建筑物（如橋梁，抽水機站和樹木雜草等），若測流斷面在建筑物下游，應不受建筑物泄出水流不穩定的影響。

對于不規則的土渠可以采用襯砌加以整治，把測流斷面做成標準斷面（如梯形斷面）。

（2）測線布設。測流斷面上測深、測速垂線的數目和位置，應滿足過水斷面和平均流速測量精度的要求。在比較規則整齊的渠床斷面上，任意兩條測速垂線的間距，應不大于渠寬的1/5；在形狀不規則的斷面上，其間距應不大于渠寬的1/20。測深垂線應分布均勻，能控制渠床變化的主要轉折點。渠岸坡腳處、最大水深點、渠底起伏轉折點等處都應設置測深垂線。主流擺動劇烈或渠床不穩的測站，垂線宜加密布置，垂線位置應優先分布在主流上，并避開水流不平穩和紊動大的岸邊或回流區。規則的灌溉渠道斷面上，測深垂線與測速垂線可合并設置。垂線可等距離或不等距離布設。若過水斷面和水流對稱，則垂線應對稱布設。

（3）測量流速。用流速儀施測的流速，是過水斷面上儀器所在位置水流的點流速，它不能代表整個過水斷面的流速情況。為了求得全斷面的平均流速，將整個斷面上的各個點的流速都測到是不可能的，也是沒有必要的。可以選擇一些有代表性的點，實測這些點的流速，在由這些點流速計算測線的平均流速，根據具體情況和測試精度的要求，可以分別測出垂線上一個、兩個、三個、五個等有代表性的點的流速。在經過計算就得到垂線平均流速。這些方法也成為一點法、兩點法、三點法、五點法測速。由于水的流速在垂線上的分布是曲線形的，所以無論采用幾點法，所求出的垂線平均流速都是近似的，一般地說，多點法較少點法精確的多。所以當要求較為精確的流速時，以三點法、五點法為宜。一般測流多采用三點法。為了求得最佳效果，做到既省時省力，又能測到較準確的結果，我們可以在不同水深采用不同的測速方法，見下表。

關于各種測速方法測點的位置及垂線平均流速的計算

一點法： 施測垂線上一個點的流速，代表該垂線的垂線平均流速。測點設在自水面向下計算，該垂線處水的十分之六處。（即0.6H處。如水深為1米，則測點設在水面以下0.6米處）。將流速儀懸置在該點，實測的流速就是這一條垂線的垂線平均流速：

二點法： 將流速儀懸置十分之二及十分之八相對水深出，以這兩個代表點的流速平均值，作為該測線的垂線平均流速：

三點法：分別在十分之二、十分之六、十分之八相對水深處的三個代表點測速，取其平均值，作為該測線的垂線平均流速：

或：

五點法：分別測出下列五個代表點的流速，或其加權平均值，作為垂線的平均流速。這五個點分別是：水面（在水面以下5cm處施測，以不露儀器的旋轉部分為準）、十分之二、十分之六、十分之八相對水深處、及渠底點（離開渠底2-5厘米）。按下式計算垂線平均流速：