一种流量计量方法技术

本发明专利技术涉及江河、明渠流量测量技术领域，更具体地，涉及一种流量计量方法，将河流表面划分为多个平行于岸道的待测单元，包括以下步骤：获取待测单元表面多个点的径向流速；将径向流速转化为沿河流流向方向的液体流速；基于多个液体流速，获取待测单元的单元表面流速；基于各待测单元的单元表面流速、各待测单元的单元面积，获取所述测流断面的流量。本发明专利技术能把各种复杂情况变化所导致的测流断面上流速的变化情况，即测流断面上流速场的变化情况，通过多个待测单元的单元表面流速信息反映出来，简化了测验，提高了流量计量的精度，适用于各种不规则断面，不受水位变幅的影响，提高测洪能力。

【技术实现步骤摘要】
一种流量计量方法
本专利技术涉及液体流量测量
，更具体地，涉及一种流量计量方法，适用于计量江河、明渠的流量。
技术介绍
传统的流量计量法是沿河渠宽在过水断面上用流速仪测量多条(视河宽而定，最少不少于五条)垂线流速，然后用部分流速面积法求出流量。这种方法被广泛的应用于天然河道的流量计量中，其作业过程称为测流。天然河道遇到大洪水的时候，流速大，漂浮物多，流速仪测流法无法实施，此时常用浮标法代替，但由于浮标在河道中不仅经常上下翻滚、左右游荡，还会出现多个浮标挤到中泓区的现象，而且浮标法所测到的是上下比降断面之间的河段平均流速，不是测流断面的实际流速，所以精度不高。当遇到特大洪水的时候，还可以采用比降面积法作为备用方案，但由于比降不容易测量准确，所以精度比浮标法更差。此外，在明渠中，当有堰闸建筑物的时候，也可以采用水力学公式计算。近年来，国外声纳测流技术发展很快，有走航式、水平式ADCP等不同种类，还有时差法声学测流仪，电磁、雷达式流速仪等，与传统的流速仪相比，技术先进，测流时间短，但价格要比传统的机械式流速仪昂贵许多。走航式ADCP在U形河槽和流速在每秒3米以下的平原区河道中，应用效果良好，缺点是不能实现实时在线，同时含沙量应小于5公斤/立方米。水平式ADCP和时差法流速仪原理差不多，其特点是先测得一个”指标流速”，之后与断面流速建立相关关系，方法快捷，可以实现实时在线，但存在相关线建立时间周期长和高水外延的缺点。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述现有技术中的至少一种缺陷，提供一种流量计量方法，能把各种复杂情况变化所导致的测流断面上流速的变化情况，通过多个待测单元的单元表面流速信息反映出来，提高了流量计量的精度，适用于各种不规则断面，不受水位变幅的影响，提高测洪能力。为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：提供一种流量计量方法，将河流表面划分为多个平行于岸道的待测单元，包括以下步骤：获取待测单元表面多个点的径向流速；将径向流速转化为沿河流流向方向的液体流速；基于多个液体流速，获取待测单元的单元表面流速；基于各待测单元的单元表面流速、各待测单元的单元面积，获取所述测流断面的流量。本专利技术一种流量计量方法，应用在江、河、湖、海、明渠等流量测量领域上，能把各种复杂情况所导致的测流断面上流速的变化情况，通过多个待测单元的单元表面流速信息反映出来，具体步骤为：首先将所要测量的河流表面划分为若干个平行于岸道的待测单元，从空中向各待测单元表面随机测量多个点的径向流速，并将多个点的径向流速转化为多个沿河流流向方向的液体流速，基于转化后的多个液体流速，计算得到待测单元的单元表面流速，结合各待测单元的单元表面流速以及各待测单元的单元面积，采用流速面积法计算得到测流断面的流量值。本专利技术通过一种流量计量方法，将各种复杂情况所导致的测流断面上流速变化情况转化为多个待测单元的单元表面测流信息，简化了测验，并且提高了流量计量的精度，这种流量计量方法能够适用于各种不规则，并且不受水位变幅的影响，提高测洪能力。进一步地，所述基于多个液体流速，获取待测单元的单元表面流速，包括如下步骤：获取各待测单元上多个点的液体流速，并基于所述待测单元所有点的液体流速，获取各待测单元的平均液体流速；获取各待测单元上多个点与测量岸道的离岸距离，并基于所述待测单元所有点的离岸距离，获取各待测单元的平均离岸距离；获取各待测单元的中轴线的离岸距离；基于各待测单元的多个点的液体流速、多个点的离岸距离、各待测单元的平均液体流速、各待测单元的平均离岸距离、各待测单元的中轴线的离岸距离，获取各待测单元的单元表面流速。本专利技术通过各待测单元的单元表面流速和单元面积可计算得到河流的流量，其中，各待测单元的单元表面流速的具体计算步骤为：首先，对于各个待测单元，向各待测单元表面中随机选取若干个点，并对应获取多个点的液体流速，并基于待测单元中所有点的液体流速计算得到待测单元的液体流速平均值；其次，对于各待测单元表面的若干个点，获取与探测点距离最近的一侧岸道的离岸距离，并基于此待测单元中所有点的离岸距离计算得到待测单元的离岸距离平均值；再次，获取各个待测单元的中轴线的离岸距离；最后，基于多个点的液体流速、多个点的离岸距离、各待测单元的平均液体流速、各待测单元的平均离岸距离、各待测单元的中轴线的离岸距离，计算得到各待测单元的单元表面流速。本专利技术通过在待测单元表面上随机选取大量的测量点，并获取测量点的多个实际测量参数，由多个测量参数计算所得到待测单元的单元表面流速，其测量结果精度提高，有效地避免了参数的随机性和偶然性。进一步地，由各待测单元的多个点的液体流速、多个点的离岸距离、各待测单元的平均液体流速、各待测单元的平均离岸距离、各待测单元的中轴线的离岸距离，获取各待测单元的单元表面流速的计算公式为：yn＝α+bdn(3)；其中：xnm为第n个待测单元中第m个点的离岸距离；ynm为第n个待测单元中第m个点的液体流速；为第n个待测单元中所有点的离岸距离平均值；为第n个待测单元中所有点的河水流速平均值；i为第n个待测单元中有效点的数量，所述有效点满足径向流速与液体流向的夹角αnm为30°<αnm<60°或120°<αnm<150°；yn为第n个待测单元的单元表面流速；dn为第n个待测单元中轴线的离岸距离。本专利技术获取液体流速、离岸距离、平均液体流速、平均离岸距离和中轴线的离岸距离多个变量，通过最小二乘法的计算方法求得回归方程中a，b系数，并通过回归方程计算得到单元表面流速，即利用上述方程组求出待测单元的单元表面流速，其中，在回归方程的系数b的计算中，并不是将待测单元中所有点的液体流速、离岸距离等多个参数都作为计算变量，而是选取待测单元中的有效点的相关参数作为有效计算变量，具体地，有效点是指从空中向液面测量时的径向流速与液面的夹角满足30°<αnm<60°或120°<αnm<150°。本专利技术采用最小二乘法求回归方程的系数计算方法，是一种数学计算的优化技术，可以简便地求得回归方程中的系数，从而准确地求得单元表面流速，并使得求得的单元表面流速与实际数据之间误差的平方和为最小，求出的单元表面流速的准确度高，进而求出的流量结果准确度高。进一步地，基于非接触式雷达技术，利用多普勒原理获取待测单元表面多个点的径向流速。本专利技术通过结合侧扫雷达的非接触式雷达技术，并基于多普勒原理，从空中向液面发射雷达波，测量江河湖泊待测单元表面若干个点的径向流速。侧扫雷达为非接触式，能实时在线自动测量，能解决人员驻守测流断面的问题，且这种方法具有结构简单，安装方便，对场地要求小，节省人力资源，成本低，且距离分辨率高的特点，具有很高的推广价值。进一步地，获取从空中向待测单元表面发射的雷达波f与反射回去的雷达波f′之间的多普勒频差fd，基于所述多普勒频差fd获取待测单元的径向流速。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流量计量方法，适合用于计量江河、明渠的流量，其特征在于，将河流表面划分为多个平行于岸道的待测单元，包括以下步骤：/n获取待测单元表面多个点的径向流速；/n将径向流速转化为沿河流流向的液体流速；/n基于多个液体流速，获取待测单元的单元表面流速；/n基于各待测单元的单元表面流速、各待测单元的单元面积，获取所述测流断面的流量。/n

【技术特征摘要】
1.一种流量计量方法，适合用于计量江河、明渠的流量，其特征在于，将河流表面划分为多个平行于岸道的待测单元，包括以下步骤：
获取待测单元表面多个点的径向流速；
将径向流速转化为沿河流流向的液体流速；
基于多个液体流速，获取待测单元的单元表面流速；
基于各待测单元的单元表面流速、各待测单元的单元面积，获取所述测流断面的流量。


2.根据权利要求1所述的一种流量计量方法，其特征在于，所述基于多个液体流速，获取待测单元的单元表面流速，包括如下步骤：
获取各待测单元上多个点的液体流速，并基于所述待测单元所有点的液体流速，获取各待测单元的平均液体流速；
获取各待测单元上多个点与测量岸道的离岸距离，并基于所述待测单元所有点的离岸距离，获取各待测单元的平均离岸距离；
获取各待测单元的中轴线的离岸距离；
基于各待测单元的多个点的液体流速、多个点的离岸距离、各待测单元的平均液体流速、各待测单元的平均离岸距离、各待测单元的中轴线的离岸距离，获取各待测单元的单元表面流速。


3.根据权利要求2所述的一种流量计量方法，其特征在于，由各待测单元的多个点的液体流速、多个点的离岸距离、各待测单元的平均液体流速、各待测单元的平均离岸距离、各待测单元的中轴线的离岸距离，获取各待测单元的单元表面流速的计算公式为：






yn＝a+bdn(3)；
其中：xnm为第n个待测单元中第m个点的离岸距离；
ynm为第n个待测单元中第m个点的液体流速；

为第n个待测单元中所有点的离岸距离平均值；

为第n个待测单元中所有点的河水流速平均值；
i为第n个待测单元中有效点的数量，所述有效点满足径向流速与河流流向的夹角αnm为30°<αnm<60°或120°<αnm<150°；
yn为第n个待测单元的单元表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑训皓，林勇全，周畅阳，区松顺，谢景滨，李旭光，
申请(专利权)人：智禹广州水环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44