[发明专利]一种实时在线测量河道断面面积与流量的装置及方法

权利要求书

1.一种实时在线测量河道断面面积与流量的方法，利用一种实时在线测量河道断面面积与流量的装置，包括投入式超声波流速仪（1），沉底过河缆道（2）布置在河道断面的河床上，各个投入式超声波流速仪（1）沿沉底过河缆道（2）分布，投入式超声波流速仪（1）包括壳体（104）以及设置在壳体（104）上的气室（101）、超声波探头（102）和水位传感模块（103），投入式超声波流速仪（1）与通信线缆（4）一一对应，陀螺仪（3）设置在通信线缆（4）上，各个投入式超声波流速仪（1）的超声波探头（102）、水位传感模块（103）以及通信线缆（4）上的陀螺仪（3）均通过通信线缆（4）与沉底过河缆道（2）电性连接，

沉底过河缆道（2）包括线缆包覆层（203）、铁链（201）和过河线缆（202），铁链（201）和过河线缆（202）均设置在线缆包覆层（203）内，超声波探头（102）、水位传感模块（103）和陀螺仪（3）均通过通信线缆（4）与过河线缆（202）电性连接，

其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、投入式超声波流速仪（1）通过通信线缆（4）和沉底过河缆道（2）连接的连接点为缆道节点，沉底过河缆道（2）由缆道节点分为多段，每段为一条测线，共分为m条测线，缆道节点为n个，m=n+1；

步骤2、根据通信线缆（4）的长度和陀螺仪（3）测量的通信线缆（4）的水平夹角θ，计算投入式超声波流速仪（1）距离河底的高度h₁；

步骤3、根据水位传感模块（103）测量投入式超声波流速仪（1）距离水平面的距离h₂；

步骤4、计算投入式超声波流速仪（1）所对应的缆道节点处的河床到水面的距离H= h₁+h₂；

步骤5、根据每段测线的长度和缆道节点处的河床到水面的距离，计算每段测线上方的河流断面面积；

步骤6、根据超声波探头（102）计算各个测线上方的河流断面的平均流速；

步骤7、根据测线上方的河流端面的平均流速和测线上方的河流断面面积，计算测线对应的河道流量。

2.根据权利要求1所述的一种实时在线测量河道断面面积与流量的方法，其特征在于，所述的步骤6包括以下步骤：

步骤6.1、投入式超声波流速仪（1）所处的水体悬浮位置的平均流速V为：

其中，v为投入式超声波流速仪（1）所处的水体悬浮位置的测量流速；a和b均为垂向流速分布系数；h₁为投入式超声波流速仪（1）距离河底的高度；H为投入式超声波流速仪（1）所对应的缆道节点处的河床到水面的距离；

步骤6.2、首段测线上方的河流端面的平均流速为首段测线端部的投入式超声波流速仪（1）所处的水体悬浮位置的平均流速；

尾段测线上方的河流端面的平均流速为尾段测线端部的投入式超声波流速仪1所处的水体悬浮位置的平均流速；

中间测线上方的河流端面的平均流速为中间测线两端的投入式超声波流速仪1所处的水体悬浮位置的平均流速的平均值。