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; h6 G) C/ a6 s! ~: a9 G4 \1 C 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。 7 ^# N9 h$ K/ a, g; j$ P* z7 ~
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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。
) m3 |$ t' X' j 一、水断面流量基础公式- r4 F* u* w0 _0 o
在某一给定的瞬间，水流流经过水断面的水量为： 1 L- D( i# X) h5 P( n. `6 Q: n
* \8 h# |+ G @- a, b1 ] 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：
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# K9 u/ S G4 @ 二、流速面积法基本原理+ V0 J8 D9 _ p D* R# o9 g5 N
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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G' C4 l! t% E0 b4 ? 三、流速面积法计算公式
% b# q+ o( J/ w C; N 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：
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/ ^4 l w$ b0 t 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。
* w( J' P+ ~# V4 `4 o 四、流速面积法实测明渠断面流量
; O9 n) g: |0 I& C8 H9 L2 ] 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：
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O$ k) |; ]' u8 Y" h6 r1 I 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。 + G6 Q; X: b, ~
1 {. ]' k+ G7 S9 P 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。 3 r; `! @2 h$ c# P6 h9 @0 b
五、流速测量设备
6 o$ ]6 b' Q; v. k: u- M3 _. @- m 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：
$ r! t5 c8 |4 m& I' m （1）断面流速测量：
; b3 Z. o, r5 K% d# N 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； o* l* e! q# c: J: v+ V
（2）测量精度高：
* E7 j& \) }5 z. ^# i4 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； ( D! s' ~; s8 |4 I3 I3 f3 j
（3）结构设计独特： ! Q" r0 |6 r% s8 ]: D3 _0 C
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； * \3 q) ?2 C$ d$ K% o
（4）低功耗设计：
7 A6 |& n9 x3 f& [ 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；
2 ]. \& _% J4 w7 p （5）应用场景广： " _7 a/ [* `( n% e8 _9 e2 @
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； 4 E# L; L- ^" u" L
（6）防护等级高：
5 a' c. o2 T/ x) [) m IP68防水防尘等级，可满足各种不同应用场合； 5 m5 z. z* y" i" L: H
（7）电路异常保护：
/ f) Z% [6 C6 q$ l4 ] J 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。 1 Z) C% E% o2 e, M" A
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