[发明专利]一种虚拟二线能坡河渠流量测流法

权利要求书

1.一种虚拟二线能坡河渠流量测流法，用于各种均匀流、非均匀流态的过水断面中无死水、回流和畅流的河渠流量在线计量，其特征在于，施测水位与垂线流速仪安装于同一浮体中，包括以下步骤：

A.确定两条施测垂线的位置C1和C2，即在测流断面上选择两条进行流速测量的位置C1和C2；

B.测量两个垂线位置C1、C2的垂线流速V1、V2；

C.利用垂线流速模型逆向计算得到对应于V1、V2的虚拟能坡S1和S2，计算两者能坡差；

D.根据河渠流量测验规范规定要求，在测流断面上选择若干条测流垂线，垂线位置C1左岸一侧各垂线的能坡取为S1，垂线位置C2右岸一侧各垂线的能坡取为S2，垂线位置C1、C2之间各垂线的能坡按S1、S2能坡差，用线性内插法计算能坡；

E.利用各垂线所得到的能坡，代入垂线流速模型，计算各垂线平均流速；

F.根据各垂线平均流速，用部分流速—面积法算出断面总流量；其中，所述垂线流速模型，是将垂线套入与该垂线水深相等、水面宽等于实测水面宽的矩形过水断面中，根据矩形断面中垂线流速公式，算出矩形断面中的垂线平均流速；然后再将垂线套入高与该垂线水深相等，宽与实测水面宽相等的三角形过水断面中，用三角形断面中垂线流速公式算出三角形断面中该垂线平均流速；根据所述两垂线流速以及夹在矩形断面和三角形断面之间的不过水面积，用内插法算出实际垂线流速。

2.如权利要求1所述的虚拟二线能坡河渠流量测流法，其特征在于，所述矩形断面中垂线流速公式为：

其中：u为矩形断面中垂线流速；

u₁为矩形断面中的左垂线流速；

u₂为矩形断面中的右垂线流速；

α为与矩形断面宽深比有关的系数；

n为糙率；

R_x1为垂线左水力半径；

R_x2为垂线右水力半径；

S为能坡。

3.如权利要求1所述的虚拟二线能坡河渠流量测流法，其特征在于，所述三角形断面中垂线流速公式为：

其中：v为三角形断面中垂线流速；

v₁为三角形断面中左垂线流速；

v₂为三角形断面中右垂线流速；

β为与三角形边坡系数有关的流速系数；

n为糙率；

R_x1为垂线左水力半径；

R_x2为垂线左水力半径；

S为能坡。

4.如权利要求1、2或3所述的虚拟二线能坡河渠流量测流法，其特征在于，所述的内插法采用的公式为：

其中：U为实际垂线流速；

u₁为矩形断面中的左垂线流速；

u₂为矩形断面中的右垂线流速；

v₁为三角形断面中的左垂线流速；

v₂为三角形断面中的右垂线流速；

f₁为夹在矩形断面和三角形断面之间的左不过水断面积；

f₂为夹在矩形断面和三角形断面之间的右不过水断面积；

F₁为矩形断面和三角形断面的左面积差；

F₂为矩形断面和三角形断面的右面积差。

5.如权利要求2或3所述的虚拟二线能坡河渠流量测流法，其特征在于，所述的糙率是采用下述公式计算的：

其中：n为糙率，是河道中沿断面宽、以过水面积为权重不同糙率加权平均值；

河道中不同区域的以过水面积为权重的加权糙率均值；

n_n为不同糙率沿断面宽相互影响代数和；

n_c为垂线所在区域糙率；

Δn是河道中沿断面宽相邻糙率差；

n_x为河道中沿断面宽不同区域糙率；

为不同区域糙率中平均水深；

L_x为糙率HX区域至垂线距离。