《流量测验》PPT课件.ppt
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1、4.1 概概 述述流量流量:单位时间内流过江河某一横断面的水量,以单位时间内流过江河某一横断面的水量,以m m3 3s s计。计。一、流量一、流量测验测验方法方法分类分类 (一)面积法(一)面积法 通过实测断面上的流速和过水断面面积来推求流量。通过实测断面上的流速和过水断面面积来推求流量。流速仪测流法:流速仪测流法:比降面积法:比降面积法:浮标测流法:浮标测流法:(二二)水力学法水力学法 通过测量水工建筑物的水力因素,代入相应的水力学公式算出流量。通过测量水工建筑物的水力因素,代入相应的水力学公式算出流量。(三三)物理法物理法 利用某种物理量在水中的变化来测定流速,并推算流量。利用某种物理量在
2、水中的变化来测定流速,并推算流量。超声波法:超声波法:通过测定超声波在水流中的传播时间来测定水流速度,并通过测定超声波在水流中的传播时间来测定水流速度,并结合断面资料来推求流量的方法。结合断面资料来推求流量的方法。电磁法:电磁法:利用电磁感应原理,根据水流切割磁场所产生的感应电势与利用电磁感应原理,根据水流切割磁场所产生的感应电势与水流速度成正比的关系来测定流速,并结合断面资料以推求流量的方水流速度成正比的关系来测定流速,并结合断面资料以推求流量的方法。法。光学法光学法:利用光学原理研制的流速利用光学原理研制的流速仪仪。(四四)化学法化学法 根据质量守恒定律,将一定浓度已知量的指示剂注入河水中
3、,利用根据质量守恒定律,将一定浓度已知量的指示剂注入河水中,利用扩散稀释后的浓度与水流的流量成反比,测定水中指示剂的浓度即可扩散稀释后的浓度与水流的流量成反比,测定水中指示剂的浓度即可推算推算.二、河道中流速的分布二、河道中流速的分布(一)流速脉动(一)流速脉动 概念概念:分布情况分布情况:(二二)河道中流速分布河道中流速分布1.1.垂线上的流速分布垂线上的流速分布一般水面的流速大于河底,且曲线呈一定形状。一般水面的流速大于河底,且曲线呈一定形状。封冻的河流或受潮汐影响的河流,其曲线呈特殊的形状。封冻的河流或受潮汐影响的河流,其曲线呈特殊的形状。2 2断面的流速分布断面的流速分布河底与岸边附近
4、流速最小;河底与岸边附近流速最小;冰面下流速、近两岸边的流速小于中泓,水最深处水面流冰面下流速、近两岸边的流速小于中泓,水最深处水面流速最大;速最大;垂线上最大流速,畅流期出现在水面至垂线上最大流速,畅流期出现在水面至0.20.2h h范围内,封冻范围内,封冻期则由于盖面冰的影响,对水流阻力增大,最大流速从水期则由于盖面冰的影响,对水流阻力增大,最大流速从水面移向半深处,等流速曲线形成闭合状。面移向半深处,等流速曲线形成闭合状。4.2 4.2 断面断面测测量量流速面积法测流原理流速面积法测流原理 将河道断面划分为若干部将河道断面划分为若干部分,测算出各部分断面的面积,分,测算出各部分断面的面积
5、,用流速仪测流速并计算出各部用流速仪测流速并计算出各部分面积上的平均流速,两者的分面积上的平均流速,两者的乘积,即为部分流量,各部分乘积,即为部分流量,各部分流量的和为全断面的流量,即:流量的和为全断面的流量,即:Q=Q=qiqi q qi i=v=vi i*f fi i 工作工作实质实质:断面断面测测量量 流速流速测量测量具体内容:具体内容:(1)(1)根据河流情况在测流横断面布设测流垂线根据河流情况在测流横断面布设测流垂线;(2)(2)沿各条垂线测定其起点距和水深;沿各条垂线测定其起点距和水深;(3)(3)在各测速垂线上测量各点的流速。在各测速垂线上测量各点的流速。n测量的内容:测量的内容
6、:水深、起点距和水位水深、起点距和水位基本概念:基本概念:横断面横断面:垂直于河道或水流方向的截面称之横断面。垂直于河道或水流方向的截面称之横断面。河床线河床线:断面与河床的交线断面与河床的交线.水道断面水道断面:指某水位以下与河床线之间所包围的面积指某水位以下与河床线之间所包围的面积,随着水随着水 位的变化而变动位的变化而变动,一般与测流同时施测一般与测流同时施测.大断面大断面:历史最高洪水位与河床线之间所包围的面积历史最高洪水位与河床线之间所包围的面积.包括水上和水下两部分包括水上和水下两部分.4.2.1 4.2.1 断面测量的内容和要求断面测量的内容和要求n大断面测量要求大断面测量要求1
7、.1.测量范围测量范围 水上部分高程采用四等水准测量,水下部分测量各垂线水上部分高程采用四等水准测量,水下部分测量各垂线水深并观读测深时的水位。水深并观读测深时的水位。大断面测量测至历史最高洪水位以上大断面测量测至历史最高洪水位以上0.50.51.01.0m m。漫滩较远的河流,可只测至洪水边界。漫滩较远的河流,可只测至洪水边界。有堤防的河流,应测至堤防背河侧地面为止。有堤防的河流,应测至堤防背河侧地面为止。2.2.测量时间测量时间大断面测量宜在枯水期单独进行。大断面测量宜在枯水期单独进行。水道断面测量一般与流量测验同时进进行。水道断面测量一般与流量测验同时进进行。3 3测量次数测量次数新设测
8、站新设测站基基本本水水尺尺断断面面、测测流流断断面面、浮浮标标断断面面、比比降降断断面面,均均应应进进行行大断面测量。大断面测量。断面设立后断面设立后河床稳定的测站河床稳定的测站:每年汛期前复测每年汛期前复测1 1次;次;河河床床不不稳稳定定的的站站:除除每每年年汛汛前前、汛汛后后施施测测外外,每每次次较较大大洪洪峰峰后加测后加测(汛后及较大洪峰后,可只测量洪水淹没部分汛后及较大洪峰后,可只测量洪水淹没部分)。4 4精度要求精度要求 大断面岸上部分采用四等水准测量。地形复杂的测站可大断面岸上部分采用四等水准测量。地形复杂的测站可低于四等水准测量。低于四等水准测量。4.2.2 4.2.2 水深测
9、量水深测量(一)测深垂线的布设(一)测深垂线的布设1.1.垂线的布设原则垂线的布设原则测测深深垂垂线线的的位位置置和和数数目目,应应能能控控制制河河床床变变化化的的转转折折点,主槽部分较滩地为密。点,主槽部分较滩地为密。2.2.测深垂线数目的规定测深垂线数目的规定(二)水深测量的方法(二)水深测量的方法1.1.测深杆、测深锤测深测深杆、测深锤测深2.2.铅鱼测深铅鱼测深3.3.超声波测深仪测深超声波测深仪测深4.2.3 4.2.3 起点距测定起点距测定n测量方法测量方法:直接量距法直接量距法 建筑物建筑物标标志法志法 地面地面标标志法志法 断面索法断面索法 仪仪器器测测角交会法角交会法 无无线
10、电线电定位法等定位法等起点距起点距:起点距是指测验断面上的固定起始点至某一垂线起点距是指测验断面上的固定起始点至某一垂线 的水平距离。的水平距离。n仪器测角交会法仪器测角交会法1.1.平面交会法平面交会法 经纬仪交会法经纬仪交会法平板仪交会法平板仪交会法六分仪交会法。六分仪交会法。两种情况两种情况:a.a.当基线不垂直于当基线不垂直于断面断面b.b.基线垂直于断基线垂直于断面时面时影响因素影响因素:n2.2.极极坐标交会法坐标交会法测量方法测量方法 从三维空间概念出发从三维空间概念出发,利用极坐标与直角坐标互利用极坐标与直角坐标互换原理换原理,以测定任何一点的位置以测定任何一点的位置.特点特点
11、:避避免免了了瞄瞄断断面面线线而而带带来来的的起起点点距距测测量量误误差差,克克服平面交会法的缺陷,保证了测量精度。服平面交会法的缺陷,保证了测量精度。n无线电定位法无线电定位法(GPSGPS定位系统定位系统)1.GPS1.GPS的由来与组成的由来与组成GPSGPS是是英英文文Global Global Positioning Positioning SystemSystem的的字字头头缩缩写写词词GPSGPS的的简称。简称。组成组成:GPSGPS系统包括系统包括3 3大部分:大部分:空空间间部部分分-GPSGPS卫卫星星星星座座;由由2121颗颗工工作作卫卫星星和和3 3颗颗在在轨轨备备用用
12、卫星组成。卫星组成。地地面面控控制制部部分分-地地面面监监控控系系统统;包包括括一一个个主主控控站站、3 3个个注注入入站和站和5 5个监测站。个监测站。用用户户设设备备部部分分-GPSGPS信信号号接接收收机机。实实时时地地计计算算出出测测站站的的三三维维位置,甚至三维速度和时间。位置,甚至三维速度和时间。2 2GPSGPS定位的精度问题定位的精度问题单单点点定定位位:1 1台台接接收收机机来来接接收收GPSGPS卫卫星星信信号号进进行行定定位位的的,开开机几秒钟后就可实现定位,精度为机几秒钟后就可实现定位,精度为1010米左右。米左右。GPSGPS差差分分测测量量:2 2台台或或多多台台测
13、测码码型型接接收收机机同同时时工工作作。精精度度可可达达0.220.22m.m.相相对对定定位位测测量量:用用2 2台台以以上上接接收收机机同同时时观观测测相相同同的的卫卫星星,通通过过对对观观测测数数据据组组差差求求解解后后,解解算算出出两两测测点点之之间间的的基基线线向向量量。能能够够实实时时地地提提供供测测站站点点在在指指定定坐坐标标系系中中的的三三维维定定位位成成果,并达到厘米级精度。果,并达到厘米级精度。3.3.关于关于GPS RTKGPS RTK测量测量4.4.GPSGPS系统的特点系统的特点(1)(1)定位精度高。定位精度高。(2)(2)观测时间短。观测时间短。(3)(3)站间无
14、需通视。站间无需通视。(4)(4)可提供三维坐标。可满足四等水准测量的精度。可提供三维坐标。可满足四等水准测量的精度。(5)(5)操作简便。操作简便。(6)(6)全天候作业全天候作业.4.2.4 4.2.4 断面资料的整理与计算断面资料的整理与计算检查测深与起点距垂线数目及编号是否相符;检查测深与起点距垂线数目及编号是否相符;测量时的水位及附属项目是否填写齐全;测量时的水位及附属项目是否填写齐全;计算各垂线起点距;计算各垂线起点距;根根据据水水位位变变化化及及偏偏角角大大小小,确确定定是是否否需需要要进进行行水水位位涨涨落落改改正及偏角改正;正及偏角改正;计算各点河底高程并绘制断面图;计算各点
15、河底高程并绘制断面图;计算断面面积等。计算断面面积等。沭河重沟站流速仪测流断面图沭河重沟站流速仪测流断面图 沭河重沟站实测大断面成果表沭河重沟站实测大断面成果表垂线号起点距(m)河底高程(m)备注垂线号起点距(m)河底高程(m)备注桥下游流速仪测流断面桥上游光电测速仪测流断面1064.001063.8921255.7521255.4932055.6532055.9244055.5644055.751518053.89*1518054.251620054.72#1620053.61722054.59*1722054.861824054.711824054.731925054.76#1926055
16、.182026053.71*2028054.662128054.91*2130054.632230054.69#2232054.68说明:带“*”号为测深垂线,带“#”号为测深测速垂线。(一一)测深偏角改正测深偏角改正 (1)(1)湿绳改正湿绳改正 冲力分配系数:(2 2)干绳改正)干绳改正 实际应用实际应用:1)1)湿绳改正:湿绳改正:根根据据悬悬索索偏偏角角,湿湿绳绳长长度度及及悬悬索索直直径径、铅铅鱼鱼重重量量,求求得得*,再再由由悬悬索索偏偏角角及及湿湿绳绳长长度度L Lk k,查查表表得得湿湿绳绳改改正正数数LL,求得垂直水深求得垂直水深h h为:为:h=Lh=Lk k-L-L2)干
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