当使用流速仪测流有困难时，使用浮标测流是切实可行的办法。用水面浮标法测流时，应先测绘出测流断面上水面浮标速度分布图。断面虚流量乘以浮标系数，即得断面流量。在上游浮标投放断面沿断面均匀投放浮标，投放的浮标数目大致与流速仪测流时的测速垂线数目相当。从水面虚流速分布图上内插出相应各测深垂线处的水面虚流速；再按式～式，求得断面虚流量Qf乘以浮标系数Kf，即得断面流量Q。......
2023-11-20
流速仪法测流-桥涵水文学
【摘要】：它是国内外广泛使用的测流速方法，是评定各种测流新方法精度的衡量标准。流速仪一般分为旋杯式和旋桨式两种，图2-18为旋杯式流速仪。用流速仪测流时，需要在测流断面上选择若干有代表性的垂线施测流速，称为测速垂线。流速仪测流开始和结束时，均应观测水位和比降，必要时还应增加观测次数。图2-19部分面积Ai、部分流速vi及部分流量qi计算示意图
测流工作一般分为横断面测量及流速测验两部分。
1.断面量测
河道断面的测量，是在断面上布设一定数量的测深垂线，施测各条测深垂线的起点距和水深并观测水位，用施测时的水位减去水深，即得各测深垂线处的河底高程。
测深垂线的位置，应根据断面情况布设于河床变化的转折处，并且主槽较密，滩地较稀。测深垂线的起点距是指该测深垂线至基线上的起点桩之间的水平距离。测定起点距的方法有多种。中小河流可在断面上架设过河索道，并直接读出起点距，称此法为断面索法；大河上常用仪器测角交会法。常用仪器为经纬仪，平板仪、六分仪等。如用经纬仪测量，在基线的另一端（起点距是一端）架设经纬仪，观测测深垂线与基线之间的夹角。因基线长度已知，即可算出起点距；目前最先进的是用全球定位系统（GPS）定位的方法，它是利用全球定位仪接收天空中的三颗人造定点卫星的特定信号来确定其在地球上所处位置的坐标，优点是不受任何天气气候的干扰，24h均可连续施测，且快速、方便、准确。水深一般用测深杆、测深锤或测深铅鱼等直接测量。超声波回声测深仪也可施测水深，它是利用超声波具有定向反射的特性，根据声波在水中的传播速度和超声波从发射到回收往返所经过的时间计算出水深，具有精度好、工效高、适应性强、劳动强度小，且不易受天气、潮汐和流速大小限制等优点。
河道断面扩展至历年最高洪水位以上0.5～1.0m的断面称为大断面。它是用于研究测站断面变化的情况以及在测流时不施测断面可供借用的断面。大断面的面积分为水上、水下两部分。水上部分面积采用水准仪测量的方法进行；水下部分面积测量称水道断面测量。由于测水深工作困难，水上地形测量较易，所以大断面测量多在枯水季节施测，汛前或汛后复测一次。但对断面变化显著的测站，大断面测量一般每年除汛前或汛后施测一次外，在每次大洪水之后应及时施测过水断面的面积。
2.流速测量
天然河道中一般采用流速仪法测定水流的流速。它是国内外广泛使用的测流速方法，是评定各种测流新方法精度的衡量标准。
流速仪一般分为旋杯式和旋桨式两种，图2-18为旋杯式流速仪。流速仪只能测得断面中某一点的流速，测流时可将流速仪放到需要测速的位置（测点处），水流冲击旋杯（或旋桨）使其转动，根据每秒转数与流速的关系推算该测点的流速。仪器出厂时均通过检定，附有检定公式，可用以计算流速。
图2-18 旋杯式流速仪
1—旋杯；2—传讯盒；3—电铃计数器；4—尾翼；5一钢丝绳；
6—绳钩；7—悬杆；8—铅鱼
进行流速测验，首先要在测流段面上布设适当数量的垂线，测出各条垂线的水深和起点距（各垂线到测流断面起点桩的水平距离），以便绘制测流断面图，这些垂线称为测深垂线。用流速仪测流时，需要在测流断面上选择若干有代表性的垂线施测流速，称为测速垂线。多数测深垂线与测速垂线相重合，但测深垂线一般较测速垂线为多。对于每一条测速垂线，也要测出水深和起点距，并按不同水深在垂线上布置若干个测点，用流速仪逐点测出流速。但是，测速垂线的水深测量，应与流速测量同时进行，水位变化较大时，还应该同时观测水位。流速仪测流开始和结束时，均应观测水位和比降，必要时还应增加观测次数。测深垂线、测速垂线、测点的布设原则和数量，均应根据测流断面的实际情况，按有关规范确定。
3.流量计算
流量的计算方法有图解法、流速等值线法和分析法。前两种方法在理论上比较严格，但比较繁琐，这里主要介绍常用的分析法。具体步骤及内容如下。
（1）垂线平均流速的计算。视垂线上布置的测点情况，分别按式（2-19）进行计算：
式中 vm——垂线平均流速；
v0.0、v0.2、v0.6、v0.8、v1.0——与脚标数值相应的相对水深处的测点流速。
（2）部分平均流速的计算。岸边部分（图2-19）：由距岸第一条测速垂线所构成的岸边部分（两个，左岸和右岸，多为三角形），按式（2-20）、式（2-21）计算：
(www.chuimin.cn)
式中 α——岸边流速系数，其值视岸边情况而定。斜坡岸边α=0.67～0.75，一般取0.70，陡岸α=0.80～0.90，死水边α=0.60。
中间部分：由相邻两条测速垂线与河底及水面所组成的部分，部分平均流速为相邻两垂线平均流速的平均值，按式（2-22）计算：
（3）部分面积的计算。因为断面上布设的测深垂线数目比测速垂线的数目多，故首先计算测深垂线间的断面面积。计算方法是距岸边第一条测深垂线与岸边构成三角形，按三角形面积公式计算（左、右岸各一个）；其余相邻两条测深垂线间的断面面积按梯形面积公式计算。其次以测速垂线划分部分，将各个部分内的测深垂线间的断面积相加得出各个部分的部分面积。若两条测速垂线（同时也是测深垂线）间无另外的测深垂线，则该部分面积就是这两条测深垂线（同时也是测速垂线）间的面积。
（4）部分流量的计算。由各部分的部分平均流速与部分面积之积得到部分流量，即
式中 qi、vi、Ai——第i个部分的流量、平均流速和断面面积。
（5）断面流量及其他水力要素的计算：
断面流量
断面平均流速
断面平均水深
式中 A——断面面积，m2；
B——水面宽度，m。
在一次测流过程中，与该次实测流量值相等的、某一瞬时流量所对应的水位称为相应水位。根据测流时水位涨落不同情况可分别采用平均或加权平均计算。
图2-19 部分面积Ai、部分流速vi及部分流量qi计算示意图
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