明渠恒定非均匀流流量监测积算方法及装置

摘要

本发明是一种明渠恒定非均匀流的流量实时监测方法及装置，是在需监测流量的渠段上，隔同距离定出三个过水断面，再用水位传感器实时在线测出三个断面的水位H₁、H₂、H₃，从而求出一与二、二与三断面间的水力坡度J₁、J₂和过水断面的平均水力要素。再据公式算出一与二、二与三断面间的流量Q₁和Q₂，其平均值为瞬时流量Q，Q与Δt的积为累积流量。该装置是用屏蔽双绞线(5)将水位传感器(1)连到流量积算仪(2)上，流量自动积算。可人工置入或修改渠道参数，仪表可显示瞬时流量和累积流量值，并有通信输出，流量数据可通过RS－485总线(6)、远端处理单元(3)、定向天线(4)发送到工控机。

主权项

1.一种明渠恒定非均匀流流量实时监测积算方法，其特征是在需要监测流量的渠段上，选取渠道顺直、断面尺寸一致、渠床糙率系数均匀的渠段，在该监测渠段上隔相同距离定出三个过水断面，再用水位传感器分别实时监测出这三个过水断面的水位(深)H₁、H₂、H₃，该水位变量可通过线缆或微波信道输送到特制的流量积算仪或计算机，利用已编好的程序进行如下积算过程：(1)先求出三个过水断面间的两个水力坡度J₁和J₂；(2)根据三个过水断面的已知断面尺寸(底宽b和边坡m)和实时测出的三个水深h₁、h₂、h₃，求出三个过水断面值A₁、A₂、A₃和湿周x₁、x₂、x₃；(3)根据三个过水断面的A、x和已知的渠床糙率系数n求出三个过水断面间的谢才系数C₁、C₂、C₃；(4)取第一与第二过水断面、第二与第三过水断面间的水力要素平均值为C₁、R₁和C₂、R₂；(5)假定在较短的时间Δt内，水流可近似认为是均匀流，从而根据明渠均匀流公式 $(Q=\overline{\mathrm{AC}}\sqrt{\bar{R}J})$算出第一与第二过水断面间的流量Q₁、第二与第三过水断面间的流量Q₂；(6)取Q₁与Q₂的算术平均值作为该监测渠段上Δt时间内的瞬时流量值Q，取该流量Q与时间Δt的乘积(Q·Δt)作为该监测渠段上的累积流量W。