河道流量測(cè)驗(yàn)技術(shù)理論與介紹

1 河道流量測(cè)驗(yàn)的經(jīng)典技術(shù)理論

眾所周知，河流斷面上的各個(gè)水質(zhì)點(diǎn)的流速是不相同的，具體的流速分布情況被水利專家們稱為流速場(chǎng)。河道流量測(cè)驗(yàn)的經(jīng)典技術(shù)也被稱為流速-面積法，就是測(cè)驗(yàn)出各個(gè)水質(zhì)點(diǎn)的流速分布情況，進(jìn)而將流速等直線圖繪制出來(lái)，然后通過(guò)計(jì)算兩相鄰等速線的均值乘以它們之間所夾的面積，并進(jìn)行累加，從而得到具體的河道流量。例如，一個(gè)地區(qū)如果海拔高度在2000米左右，該地區(qū)上有平原、盆地、高山、峽谷等地形，那么我們?cè)谶M(jìn)行該地區(qū)的河道流量測(cè)驗(yàn)時(shí)就要充分考慮到地形因素，從而使得測(cè)驗(yàn)出來(lái)的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，一般都是通過(guò)河流的等高線來(lái)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，即首先測(cè)驗(yàn)出相同等高線之間的面積，然后沿著高程的增高而進(jìn)行累加，進(jìn)而除以整個(gè)地區(qū)的河流面積就可以得到準(zhǔn)確的河道流量。其用數(shù)學(xué)公式表達(dá)的話就是Q=V?A，即流量等于斷面平均流速乘以過(guò)水面積。當(dāng)然，在實(shí)際的河道流量測(cè)驗(yàn)中往往會(huì)受到很多因素的影響，對(duì)一個(gè)地區(qū)進(jìn)行的測(cè)驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的，因此在實(shí)際工作中，測(cè)驗(yàn)技術(shù)人員往往是在斷面的同一起點(diǎn)距上沿著水深垂直方向測(cè)驗(yàn)n個(gè)點(diǎn)的流速，然后算出平均值，這就是在河道流量測(cè)驗(yàn)的經(jīng)典技術(shù)理論基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的垂線平均流速測(cè)驗(yàn)法，這種測(cè)驗(yàn)技術(shù)不僅克服了經(jīng)典技術(shù)理論過(guò)于理想化的缺點(diǎn)，更是有效地把一條垂線上本不相等的各個(gè)水質(zhì)點(diǎn)流速變成了一條等速垂線，如此河道流量的測(cè)驗(yàn)效率就得到很大的提高。但是，無(wú)論是多么先進(jìn)的測(cè)驗(yàn)儀器，其測(cè)驗(yàn)出來(lái)的河道流量都只是“真值”或者說(shuō)是相對(duì)真值，而不是完全的河道流量，其中是存在一定的誤 差的。

1現(xiàn)代化河道流量測(cè)驗(yàn)技術(shù)

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種聲學(xué)儀器和電子儀器的不斷出現(xiàn)可以說(shuō)使得河道流量測(cè)驗(yàn)出現(xiàn)了革命性的變革，也進(jìn)一步推動(dòng)了水利事業(yè)的跨越性發(fā)展。和傳統(tǒng)的流速儀法、浮標(biāo)法、超聲波法相比，現(xiàn)代的河道流量測(cè)驗(yàn)技術(shù)速度更快、效率更高、更。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支撐下，測(cè)驗(yàn)儀器不僅隨時(shí)地可以收集大量的數(shù)據(jù)，更可以克服水流脈動(dòng)等因素的影響，使人耳目一新。目前我國(guó)常使用的河道流量測(cè)驗(yàn)技術(shù)有兩種，分別是利用雷達(dá)流速儀來(lái)測(cè)驗(yàn)、利用聲學(xué)多普勒流速儀來(lái)測(cè)驗(yàn)。

1.AMT- LSX- 1多普勒超聲波流量計(jì)流速測(cè)量基于多普勒效應(yīng)，探頭斜向上發(fā)出一束超聲波，超聲波在流體中傳播，流體中會(huì)含有氣泡或者顆粒等雜質(zhì)（可以認(rèn)為流體中的雜質(zhì)和水流的速度一致），當(dāng)超聲波接觸到流體中的雜質(zhì)時(shí)會(huì)使反射的超聲波產(chǎn)生多普勒頻移Δf， 多普勒頻移Δf正比于流速。通過(guò)測(cè)量多普勒頻移Δf即可測(cè)量出流體的流速。

2.AMT-LLX-1C雷達(dá)流量計(jì)是一款雷達(dá)式測(cè)流產(chǎn)品可同時(shí)測(cè)量水位、流速、流量、累計(jì)流量，采用多普勒雷達(dá)測(cè)速原理，對(duì)水流的表面流速進(jìn)行探測(cè)，利用內(nèi)置的雷達(dá)水位計(jì)可以測(cè)量水深。通過(guò)測(cè)量水深和流速以及在設(shè)備內(nèi)部設(shè)置的斷面形態(tài)可以利用速度面積法計(jì)算出斷面的流速。微波雷達(dá)不受溫度梯度、壓力、空氣密度、風(fēng)或其他氣象環(huán)境條件的影響，維護(hù)方便使用簡(jiǎn)便。 雷達(dá)可以設(shè)置不同發(fā)射頻率，在多點(diǎn)近距離探測(cè)時(shí)，可有效地避免相鄰產(chǎn)品的雷達(dá)波束互擾影響。另外，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或單位可根據(jù)探測(cè)獲得的速度值（多點(diǎn)測(cè)量）