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4 c: P) L$ i2 m8 O F- n 随着工农业生产和生活用水量的增加，水资源供需矛盾日益尖锐，计划用水和水量调配工作显得越来越重要，很多场合都需要能够迅速、准确地测量明渠断面流量。
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目前，国内外研究水流流量的方法主要有：垂直多普勒法、流速面积法、雷达波桥测、曲线率定法、遥感测量法、控制断面法等。流速面积法是通过将水流断面分割，采用局部测量求和的方式获得整体流量。 ; c3 s+ }) o* A' ^% Z9 h
一、水断面流量基础公式
2 U* t! G( z( L' j) y2 M 在某一给定的瞬间，水流流经过水断面的水量为：
, ]) M8 v( H) a, |
; b! G+ j$ J4 j8 a* d 式中：v表示垂直于面积元ds的流速分量；V=v(x,y)；积分域包括整个过水断面面积，上式可以变换如下：
+ G, \1 _' |$ L
) z7 r. e: l2 G4 e" a % [7 g* ^ T* Y& n# E7 w
二、流速面积法基本原理
: @" \* x! Z( T' \- f- Y; M 流速面积法就是基于明渠断面流速分布经验公式，测得断面某点流速及断面水位和渠底泥位后，通过计算获得断面流量。其基本原理是：将断面细分为多个分区（如下图所示），测得断面某一点（布置流速仪后，该点绝对位置即已固定）处的流速及断面水位和渠底泥位后，根据断面垂线流速分布律及测点位置、测点流速和水深值，得到流速测点所在垂线的平均流速，根据垂线平均流速的横向分布律得到各分区中垂线平均流速，各分区的平均流速由分区中垂线平均流速代替，求得各分区流量后求和得断面总流量。
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三、流速面积法计算公式, I S( `: L/ Q& M, [5 L& G
应用流速面积法测量明渠断面流量时，按上述基本原理，先将明渠断面等分为n个分区，然后通过计算各个分区的流量，并进行求和得到明渠断面的总流量。其流量计算公式为：
$ h: q1 M' ?8 w& y. X: F$ w * A0 ]5 q3 F6 V( ^& ]7 ~- U& G( ]
式中：△Si为第i个分区的面积；B为水面宽度；Hm为断面中垂线处的水深；Vi为第i个分区中垂线的等效平均流速（对矩形断面明渠，其值为分区中垂线平均流速；对梯形断面明渠，其值为分区中垂线平均流速的H/Hm倍，Hi为明渠第i个分区中垂线处的水深），对矩形和梯形断面明渠，Vi分别按截面积流速计算公式求出。 5 F' R/ w: P* p0 |
四、流速面积法实测明渠断面流量& N' s7 N( a$ R( K
实测明渠断面流量根据流速面积法得到。根据实测点流速计算实测断面流量的过程中，这里采用的是我国规范的方法—平均分割法。该方法先以测速垂线作为划分子区域的界线，将明渠断面划分为几个子区域，再根据实测流速及水深，计算各子区域的断面面积、平均流速及流量，然后将各子区域的流量进行求和得到的。断面流量Q的计算公式可表示为： % {4 E! r" j! _6 r- S8 J( X0 K+ |
4 C: p+ j* w2 L: x* N0 g6 g) T
式中：hi为第i条测速垂线处的水深；Vi为第i条测速垂线的垂线平均流速；△Zi为第i-1条与第i条测速垂线之间的水平距离。 " i1 L- ^3 o/ M+ y/ x8 M
$ ]- L! F1 i3 _" K8 U 其中，Qi表示流量计测量的瞬时流量值，△t表示RTU读取流量计瞬时流量值的测量时间间隔。 0 d4 |. O3 t2 P: A9 d7 i
五、流速测量设备' q" j6 X2 g1 {1 ?6 Q+ ?
流速面积法可使用声学多普勒流量计测量流速。声学多普勒流量计是一款接触式声学多普勒测流设备，尤其适用于浊度大于20mg/L的流体流量测量。具有微功耗、高精度、宽量程等特点，操作简便，可同时检测流量、流速、水位、水温、剩余电量、电压等多种参数，能够很好的满足用户对于产品高精度和高稳定性的需求。具体技术特点如下：
5 V0 J5 C. p$ |% B （1）断面流速测量：
7 N/ W6 D2 o: F! x/ G/ \ L1 d; p 超声波探头的测量截面为椭圆形，覆盖不同纵深的流速，更接近于断面流速；
' r% z3 y4 g9 [7 u+ G) [# S4 b6 R1 e （2）测量精度高：
: C) X, T, P4 p; v6 E# K 选带傅里叶变换(Zoom-FFT)算法保证测量结果稳定并具有毫米级别的速度分辨率；
) H( i0 [2 I+ D: ~$ `, g0 h) [ （3）结构设计独特： + Q' S" O; ~* ^( k' z H
通过专利保护的结构设计有效防止淤泥堵塞关键测量部位，减少流量计的维护； 6 z7 d5 t0 }- f' u2 R* y
（4）低功耗设计：
5 ]8 j, f0 [. E5 ] 嵌入式软硬件整体低功耗设计、先进的电源管理策略及科学的工作模式切换；
6 p: _& g8 ]" K+ u+ l5 X" d （5）应用场景广：
% F9 g7 J/ C1 N4 m: r 浊度大于20mg/L的满管和非满管流量测量均可，通过选用宏电相关配件可扩展支持淤积监测功能； * t! y; G0 m3 C) K
（6）防护等级高： 8 h5 n* M! C$ A' ~
IP68防水防尘等级，可满足各种不同应用场合；
. z% W0 n: R8 N （7）电路异常保护：
# W* u6 M7 L1 p" ? 有过电压保护、浪涌电压保护及电源极性反接保护，避免操作失误引起的电气损坏。
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