一种渠道流量计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种渠道流量计算方法及装置，所述方法包括：基于渠道水位至渠道底部的距离以及所述渠道断面上预设的各流速测量点的流速，确定所述渠道断面的流速分布因子；基于所述渠道断面的流速分布因子，确定所述渠道断面上各位置点的流速值；基于所述渠道断面上各位置点的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量。本发明专利技术提出的一种渠道流量计算方法及装置，通过确定渠道内渠道断面的流速分布因子，来对渠道内流速进行计算，进而推算渠道流量，计算过程不依赖于渠道环境因素，提升计算精度。

Method and device for calculating channel flow

The calculation method and device of the invention provides a flow channel, the method includes: the velocity measuring point at the bottom of the channel water to preset channel distance and the channel section of the flow velocity distribution is determined based on the channel factor; the channel fault surface velocity distribution factor based on the position the channel velocity value; section area of various points on the channel velocity value and the channel based on the channel flow calculation. Method and device for calculating a flow channel provided by the invention, by determining the velocity distribution in the channel channel factor, the channel flow velocity is calculated, and then calculate the channel flow, the calculation process is not dependent on the channel environment, enhance the precision of calculation.

【技术实现步骤摘要】
一种渠道流量计算方法及装置
本专利技术涉及水利工程领域，更具体地，涉及一种渠道流量计算方法及装置。
技术介绍
目前，基于末级灌溉渠系流量量测是实现灌区精确配水、科学调度和信息化管理的关键。末级渠系多为弧底梯形渠道，流速分布将有别于传统矩形渠道或梯形明渠，进而使得流量推求有别于传统矩形或梯形明渠。灌区明渠内水流的流态变化多样，因此推求通用的流速计算方法是十分必要的。现有技术中，一般采用计算渠道流量，其中Q为流量、A为渠道横截面积、V为渠道流速、C为谢才系数、R为渠槽弧底半径、i为渠道底坡以及n为渠道边断粗糙率，其中所述谢才系数与断面形状、尺寸及渠道边断粗糙率有关。现有的渠道流量计算方法在计算流量时需要严格把控环境因素的影响，而灌区水流的现场流态变化多样，并不能实时的获取环境因素的资料，这极大的影响了渠道流量的计算精度。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的渠道流量计算方法及装置。根据本专利技术的一个方面，提供一种渠道流量计算方法，包括：基于渠道水位至渠道底部的距离以及渠道断面上预设的各流速测量点的流速，确定所述渠道断面的流速分布因子；基于所述渠道断面的流速分布因子，确定所述渠道断面上各位置点的流速值；基于所述渠道断面上各位置点的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量。其中，所述基于渠道水位至渠道底部的距离以及渠道断面上预设的各流速测量点的流速，确定所述渠道断面的流速分布因子，包括：通过下式确定第一流速分布因子：α1＝(gSh-u*2)/u*2其中，α1为所述第一流速分布因子、g为重力加速度、S为渠道的坡度、h为所述渠道水位至渠道底部的距离、u*为渠道断面上的局部摩阻流速；通过下式确定第二流速分布因子：其中，α2为所述第二流速分布因子、u和v为所述各流速测量点的纵向和垂向流速；通过下式确定所述流速分布因子：α＝α1+α2其中，α为所述流速分布因子。其中，所述基于所述渠道断面的流速分布因子，确定所述渠道断面上各位置点的流速分布，包括：通过下式确定所述渠道断面上各位置点的流速值：其中，κ为卡门常数、y为所述渠道断面上各位置点位置、y0为断面拟合常数、u随y的分布为所述渠道断面上各位置点的流速值。其中，所述基于所述渠道断面上各位置点的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量，包括：计算所述渠道断面上各位置点沿渠道断面法线方向的流速值；基于所述渠道断面上各位置点沿渠道断面法线方向的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量。其中，所述基于所述渠道断面上各位置点的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量，包括：计算所述渠道断面上各位置点沿渠道断面垂线方向的流速值；基于所述渠道断面上各位置点沿渠道断面垂线方向的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量。另一方面，本专利技术提供一种渠道流量计算装置，包括：第一确定模块，用于基于渠道水位至渠道底部的距离以及所述渠道断面上预设的各流速测量点的流速，确定所述渠道断面的流速分布因子；第二确定模块，用于基于所述渠道断面的流速分布因子，确定所述渠道断面上各位置点的流速值；计算模块，用于基于所述渠道断面上各位置点的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量。其中，第一确定模块具体用于：通过下式确定第一流速分布因子：α1＝(gSh-u*2)/u*2其中，α1为所述第一流速分布因子、g为重力加速度、S为渠道的坡度、h为所述渠道水位至渠道底部的距离、u*为渠道断面上的局部摩阻流速；通过下式确定第二流速分布因子：其中，α2为所述第二流速分布因子、u和v为所述各流速测量点的纵向和垂向流速；通过下式确定所述流速分布因子：α＝α1+α2其中，α为所述流速分布因子。其中，第二确定模块具体用于：通过下式确定所述渠道断面上各位置点的流速值：其中，κ为卡门常数、y为所述渠道断面上各位置点位置、y0为断面拟合常数、u随y的分布为所述渠道断面上各位置点的流速值。其中，所述计算模块具体用于：计算所述渠道断面上各位置点沿渠道断面法线方向的流速值；基于所述渠道断面上各位置点沿渠道断面法线方向的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量。其中，所述计算模块具体用于：计算所述渠道断面上各位置点沿渠道断面垂线方向的流速值；基于所述渠道断面上各位置点沿渠道断面垂线方向的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量。本专利技术提出的一种渠道流量计算方法及装置，通过确定渠道断面的流速分布因子，来对渠道内流速进行计算，进而推算渠道流量，计算过程不依赖于渠道环境因素，提升计算精度。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种渠道流量计算方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种渠道流量计算装置结构图；具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1是本专利技术实施例提供的一种渠道流量计算方法流程图，包括S1至S3：S1、基于渠道水位至渠道底部的距离以及所述渠道断面上预设的各流速测量点的流速，确定所述渠道断面的流速分布因子；S2、基于所述渠道断断面的流速分布因子，确定所述渠道断面上各位置点的流速值；S3、基于所述渠道断面上各位置点的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量。S1中，所述渠道一般为弧底梯形渠道，可以理解的是，弧底梯形渠道为末级渠系的典型代表，本专利技术不对渠道类型做具体限定。S1中，所述预设的各流速测量点的布置规则本专利技术实施例不对此做具体限定，但布置数量不可太少，一般布置超过30个测量点。S1中，所述流速分布因子为影响流速分布的参数，流速分布因子的确定基于断面摩阻流速的确定及垂向流速的猝发现象。S2中，所述渠道断面上各位置点的流速值为渠道断面上任意位置点的流速值，可以理解的是，此处所述各位置点包含S1中所述的预设的流速测量点。S3中，所述计算渠道的流量是根据渠道的断面面积和渠道断断面的平均流速的乘积求得，所述渠道断断面的平均流速为根据渠道断断面上某一方向上所有位置点流速平均所得。需要说明的是，所述渠道断面上某一方向是指各测量点沿渠道断面垂线或者法线方向的流速。具体的，研究渠道流速分布规律实验，构建一个半圆底的水槽，断上游集水槽对称与渠道的中心线，使得通道入口处的水流注入条件保持一致。将电子流量计固定在管道上，用于监控渠道流量。在渠道断面设置64个流速测量点，并且h/D＝0.333的条件下测量64个流速测量点处的时均流速，沿法线方向分析实测值与流速分布计算公式计算值的误差，并同时沿垂向方向分析实测值与流速分布计算公式计算值的误差，结果如表1所示。表1h/D＝0.333时流速分布误差对照表其中，h为渠道水位至渠道底部的纵向高度、D为渠道底部的弧底直径。如表1所示，在沿渠道断面法线方向计算时，测量值与实际值的平均误差为2.6％，64个测量点中误差小于5％的占90.8％，并且整体数据没有超过8％的误差点满足计算精度，在沿渠道断面垂线方向计算时，测量值与实际值的平均误差为4.8％，误差小于5％的点占46.9％，满足计算精度，由此实验数据可证明本专利技术实施例流量计算的准确率得到了提高。由此实验数据可证明本专利技术实施例流速计算的准确率得到了提高。本专利技术实施例通过确定渠道断面的流速分布因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种渠道流量计算方法，其特征在于，包括：基于渠道水位至渠道底部的距离以及所述渠道断面上预设的各流速测量点的流速，确定所述渠道断面的流速分布因子；基于所述渠道断面的流速分布因子，确定所述渠道断面上各位置点的流速值；基于所述渠道断面上各位置点的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量。

【技术特征摘要】
1.一种渠道流量计算方法，其特征在于，包括：基于渠道水位至渠道底部的距离以及所述渠道断面上预设的各流速测量点的流速，确定所述渠道断面的流速分布因子；基于所述渠道断面的流速分布因子，确定所述渠道断面上各位置点的流速值；基于所述渠道断面上各位置点的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于渠道水位至渠道底部的距离以及渠道断面上预设的各流速测量点的流速，确定所述渠道断面的流速分布因子，包括：通过下式确定第一流速分布因子：α1＝(gSh-u*2)/u*2其中，α1为所述第一流速分布因子、g为重力加速度、S为渠道的坡度、h为所述渠道水位至渠道底部的距离、u*为所述渠道断面上的局部摩阻流速；通过下式确定第二流速分布因子：其中，α2为所述第二流速分布因子、u和v为所述各流速测量点的纵向和垂向流速；通过下式确定所述流速分布因子：α＝α1+α2其中，α为所述流速分布因子。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述渠道断面的流速分布因子，确定所述渠道断面上各位置点的流速值，包括：通过下式确定所述渠道断面上各位置点的流速值：其中，κ为卡门常数、y为所述渠道断面上各位置点位置、y0为断面拟合常数、u随y的分布为所述渠道断面上各位置点的流速值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述渠道断面上各位置点的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量，包括：计算所述渠道断面上各位置点沿渠道断面法线方向的流速值；基于所述渠道断面上各位置点沿渠道断面法线方向的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述渠道断面上各位置点的流速值以及所述渠道的断面面积，计算所述渠道的流量，包括：计算所述渠道断面上各位置点沿渠道断面...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩宇，杜太生，邱流潮，刘晓东，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11