浅谈流速仪在渠道测量流速时应注意的几个关键环节
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摘要：流速仪测是供水生产过程中量水的基本方法，其测量成果对供水生产量水精度有根本的影响。本文通过介绍流速仪测流时工作原理，在测流时科学选择测流断面和垂线数目，采用平均分割法计算渠道断面流量，并分析其测流过程中产生误差的原因，提高流速仪测流时的精度，为渠道量水工作提供参考。
关键词：渠道测流速仪量水关键环节
中图分类号：E992文献标识码： A
渠道测量流速是灌区管理单位合理高度灌溉水资源、正确执行用水计划，加强经济管理的必要措施，是灌溉管理部门准确地掌握引水、输水、配水情况实行按量收费、促进节约用水的主要依据。
1、流速仪测流的工作原理。本文流速仪以旋浆式流速仪为例，当流速仪放入过水渠道时，水流作用到仪器的感应元件旋桨时, 旋桨即产生回转运动, 其回转率“n”与流速“V”之间存在着一定的函数关系V＝f（n），此关系是通过检定水槽的实验确定的。同时根据施测记录的转数和历时，按流速公式计算出测点流速；而流速仪测量渠道流量是利用面积～流速法，用流速仪分别测出若干部分面积的垂直于过水断面的部分平均流速，然后乘以部分过水面积，求得部分流量，再计算其代数和得出断面流量。
2、测流断面选择与计算。测流断面要选择在断面平整，无显著变形现象，比降一致，水流均匀平稳的渠段上进行，渠段内无阻碍水流的杂草、杂物和建筑物，干支渠测流速时渠段长度一向要求为50-100m,斗分渠道一般长度为30-50m，施测前勘定间距相等的上、中、下三个断面，并设立标志和水尺。其过水断面测量，即在中断面上垂直于渠道流向拉一水平线，沿水平线每隔一定距离（斗分渠0.2-0.4 m,）测一水深值，然后再按三角形、梯形、矩形面积计算方法，算出过水断面面积。
3、测流断面垂线数目选择与计算。测深与测速垂线的数目和位置直接影响过水断面积和部分平均流速测量精度。在垂线上测速点数目主要考虑测流精度要求，此外还应考虑节省人力和时间。所以合理的测速垂线数目应为能充分反映横断面流速分布的最少的垂线数。当干渠水面宽20 m以上，测线间距为2～5 m，测线数目为10～20个；当分干、支渠水面宽5-20 m以上，测线间距为1～2.5m，测线数目为5～8个；当斗分渠水面宽1.5～5 m以上，测线间距为0.25～0.6m，测线数目为3～7个；根据垂线流速分布规律，施测垂线上若干个有代表性的测点流速，即可推算出垂线平均流速，一般流量平均流量可采用五点法、三点法、两点法、一点法，选项相对水深0、0.2、0.6、0.8、1、0五点为五点法测流，计算公式为：
V=1／10（V0.0+3V0.2+3V0.6+2V0.8+V1..0）；选项相对水深0.2、0.6、0.8三点为三点法测流，计算公式为V=1／3（V0.2+2V0.6+V0.8）；选项相对水深0.2、0.8两点为两点法测流，计算公式为V=1／2（V0. 2+V0.8）；选项相对水深0、0.5、0.6、1.0为一点法测流。计算公式为V=V0.0或V=V0.5或V=V1.O；一点法渠边部分平均流速V1=k1v1，Vn=knvn式中：v1、vn分别为渠边起第一条、最末一条垂线平均流速；k1 、kN为渠边流速系数，渠道选择0.9。
4、采用平均分割法进行断面流量计算。
4.1计算测点流速。根据施测记录的转数和历时，按流速公式V=kn+C计算出测点流速；其式中： V－流速（m3/s）；n－旋桨回转率，等于旋桨总转数N（N＝20倍信号数）与相应的测速历时T之比，即n=N/T(1/s)；b－水力螺距（m）（对应于原标准的K）；a－仪器常数（m/s）（对应于原标准的C）。b值和a值与旋桨的螺距及支承系统的摩擦阻力等因素有关，测速历时T按规定可选用100秒和50秒两种，一般情况下选用100秒。值得注意的是当岸边系数的选定光滑水力断面取0.9，浆砌石取0.85，针对土质边坡起点距水深不为零时取0.8，起点距水深为零时取0.7；测量时采用50秒附近的响声来校核，若响声的两倍时时间是50秒附近时间在正负2秒之内就满足要求，否则要重新测量。
4.2.计算垂线平均流速和部分平均流速。根据实测情况，按垂线平均流速的计算方法，求出各测线的垂线平均流速：Vm1、Vm2……Vm（n-1）；同步计算出部分平均流速，也就是相邻两条测线的垂线平均流速的平均值：
V2= （Vm1+Vm2） V3= （Vm2+Vm3）
水边部分平均流速（V1或Vn），等于近岸测线的垂线平均流速（Vm1或Vm（n-1））乘以岸边流速系数α：
V1=αVm1Vn=αVm（n-1）
岸边流速系数α，与渠道的断面形状、渠岸的糙率、水流条件等有关。合理地选取α值，对提高流量施测精度有显著影响。α值可以通过实测确定。
4.3计算部分面积。而部分面积由相邻的两条测线处的水深的平均值乘以测线间距而得，即
f2= （D1+D2）b2；f3= （D2+D3）b3
两水边部分面积为：f1= D1b1；fn= Dn-1bn
5.1测流前注意流速仪拆装步骤是否正确。测流时取下轴套末端的保护套，按顺时针方向将反螺丝套取下，并将轴套连同旋轴从浆叶中拔出。将旋轴自轴套中取出，拆下轴套，套管及螺丝帽上轴承，上轴承外圈，外隔套，内隔套，下轴承外圈，下轴承等零件，认清各零件的位置，按相反步骤装上，此时要特别注意上下轴承及其外圈的位置，切勿装错。在安装轴套前，用手指拔动小齿轮，看接触丝的接触情况及位置。把仪器悬挂在悬索上并接上信号设备观察信号是否正常。然后进行施行测。
5.2测量过程中应注意的问题。施测时检查仪器灵敏度，如不灵敏，应拆洗旋转部分，同时检查接触部分是否正常，如正常才开始工作。应用仪器进行测速时必须在浆叶内注入约1／3体积(浆叶孔的体积)的精密机器油(一般用2#定脂油)使轴套装入后油有少许溢出。使用仪器时，在身架上亦应注入精密机器油，在反螺丝套与身架联结处。其间隙约为0．4mm，轴承部分的养护决定仪器灵敏度的最主要的部件，使用后应用清洁汽油洗净，用于变干净白布擦干，稍加油，以防止轴承生锈，影响仪器的灵敏度，旋轴，轴套等均不能跌碰，以免影响仪器的灵敏度。垂线上的个点间距不宜小于流速仪旋浆直径，旋浆转轴中心与水流方向平行，注意水流中有无杂草、纤维等易缠绕物质，以防缠住旋浆，测量误差。
5.3提高单次流量精度，分析误差产生根源。流速仪测流采用流速～面积法测算流量，在测流中可以发现，其测验误差来源主要有：水面宽度的测量误差；水深的测量误差； 测点流速误差，取决于仪器设备精度和操作技术及流速在时间和空间上的不规则变化；应用流速～面积法本身存在的误差，主要是与垂线数目、测点数目以及岸边流速系数α的取值有关。选择有代表性的测次，分析流量不确定度和系统误差，看看采用方案是否正确。在施测时还应注意仪器是否正确安装、安装前是否上仪器油或者施测后是否及时清洗、是否有水草等其它物的干扰、是否于信号正常后开始计时，是否流速仪转数有误、起点距和测点位置是否到位等情况。尽量避免因机械执行测站任务书的要求，每3、5、7天测流一次。根据水位变化情况提前施测，避免过多流量测点分布在同级水位上。重点检查流速仪公式、流速系数和浮标系数使用是否合理，点绘垂线平均流速分布图，找出理由便于及时复测，因什么原因变线，避免低水流量延长幅度超过规定值。
6、结论。流速仪测流工作是件技术性很强的工作，需要施测人员学习相关业务知识，按照仪器规范仔细操作，精确转数和历时，避免仪器带来的误差和人为操作的干扰，力求施测流量准确，为灌区供水灌溉和水量配置担任资料参考。