本發(fā)明屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于矩形明渠流量計(jì)量的方法。
背景技術(shù)：
隨著水資源供需矛盾的日益尖銳，計(jì)劃用水和水量調(diào)配工作顯得越來(lái)越重要。水資源問(wèn)題的提出和重視，很多場(chǎng)合都希望能夠迅速、準(zhǔn)確地測(cè)得流量水量等參數(shù)，突出地反映在灌區(qū)和引水工程的水量計(jì)算、污染物總量控制和水資源調(diào)度分配方面。目前，常用的檢測(cè)方法為堰槽法，即采用量水堰成槽進(jìn)行流量計(jì)量。
堰槽法是一種比較傳統(tǒng)的量水設(shè)備，主要有:薄壁堰、寬頂堰、梯形剖面堰、三角剖面堰、平坦v型堰、長(zhǎng)喉道槽、短喉道槽(包括巴歇爾槽和孫奈利槽)以及無(wú)喉道槽等。
堰槽法的基本原理是讓水流通過(guò)束縮的過(guò)水?dāng)嗝娌⒖刂扑?，利用水流通過(guò)過(guò)水?dāng)嗝孀瞠M窄的部分時(shí)出現(xiàn)的穩(wěn)定的水位流量關(guān)系來(lái)計(jì)算流量，因?yàn)樵谶@種情況下，水流會(huì)形成緩流到急流的過(guò)渡即臨界流，從而在槽前構(gòu)成穩(wěn)定的水位流量關(guān)系。
堰槽法是一種比較經(jīng)濟(jì)有效的方法，精度也相對(duì)較高，但其明顯的缺點(diǎn)是若要保證精度，就需要保證在測(cè)量時(shí)，水位流量的關(guān)系式是穩(wěn)定的，但是隨著時(shí)間的推移，水位流量的關(guān)系往往是變化的。
堰槽法的測(cè)流精度受到很多因素的影響，如受到來(lái)流條件的限制，漂浮物和沉積物影響,或縮窄渠道斷面而影響過(guò)流能力。而一般作為標(biāo)準(zhǔn)所用的標(biāo)準(zhǔn)薄壁量堰則存在容易產(chǎn)生淤泥的缺點(diǎn)，不適合長(zhǎng)期測(cè)量所用。
因此，為滿足當(dāng)前的工程實(shí)際需求，急需提出一種簡(jiǎn)單、方便的明渠量水新技術(shù)與新方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于矩形明渠流量計(jì)量的方法，所述方法包括步驟：
于明渠流量計(jì)量段起始點(diǎn)修建基底層至檢測(cè)點(diǎn)正下方，將該區(qū)間的明渠渠底改造，使測(cè)量段的渠道底坡度-10％～0，檢測(cè)點(diǎn)與下游原渠道渠底采用垂直跌坎或斜坡跌坎順接；
利用超聲波水位計(jì)，測(cè)定跌坎處水深he，通過(guò)如下公式，獲得跌坎處的流量：
式中b為渠道寬度，g＝9.81m/s2，me＝0.70～0.75；he的單位為米。
本發(fā)明所述“流量計(jì)量段”為本領(lǐng)域常規(guī)意義上的為了進(jìn)行測(cè)量而劃定的測(cè)量區(qū)段。
如本發(fā)明的實(shí)施例所示，本發(fā)明對(duì)于明渠流速的檢測(cè)精度很高，與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法相比，誤差可控制在2％以下。同時(shí)，本發(fā)明避免了標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法所具有的由于大量淤泥堆積導(dǎo)致的檢測(cè)精度下降的問(wèn)題。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，由于精度高且避免了檢測(cè)精度下降的問(wèn)題，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的流量計(jì)量。
優(yōu)選的，所述渠道底坡度為0。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體的測(cè)量環(huán)境，以最低成本對(duì)明渠改造，無(wú)需一定將坡度改造為0。
優(yōu)選的，檢測(cè)點(diǎn)與基底層起始端之間的距離不大于15m。
當(dāng)上述距離不大于15m時(shí)，可以兼顧測(cè)量效果和施工成本。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知，上述距離的長(zhǎng)短并不直接影響本發(fā)明的技術(shù)效果的獲得，檢測(cè)方和施工人員可以根據(jù)具體的地理環(huán)境和施工成本選擇具體的長(zhǎng)度。一般而言，不大于15m的距離，是比較合適的。
檢測(cè)點(diǎn)跌坎跌落高不低于0.2m。
當(dāng)?shù)涓卟坏陀?.2m時(shí)，可以使得跌坎下落水流為自由跌落水流，利于本發(fā)明技術(shù)效果的獲得。
位于檢測(cè)點(diǎn)處跌坎角度θ為90～135°。
優(yōu)選的，位于檢測(cè)點(diǎn)正下方的基底層處的側(cè)面與地平面垂直，即θ為90°。
優(yōu)選的，所述基底層的璧面光滑。璧面的光滑可以保證水流的穩(wěn)定，利于檢測(cè)。
更優(yōu)選的，所述基底層的璧面由包括表面光滑的玻璃、銅板或鋼板襯砌而得。
當(dāng)采用上述材料時(shí)，可以防止水流對(duì)基底層沙土的沖刷，可以提供更加穩(wěn)定的測(cè)量效果。
所述基底層的結(jié)構(gòu)為素混凝土結(jié)構(gòu)或水泥砂漿結(jié)構(gòu)，其在原有渠底基礎(chǔ)上設(shè)置。本發(fā)明基底層的結(jié)構(gòu)可用任何一種水利相關(guān)的施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行修建，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體明渠的特點(diǎn)或者施工成本等因素進(jìn)行選擇。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明對(duì)矩形明渠流量的計(jì)量具有高度的精確性，與標(biāo)準(zhǔn)方法相比誤差不大于2％，同時(shí)能避免常規(guī)方法在長(zhǎng)期使用中檢測(cè)精度下降的問(wèn)題。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明計(jì)量方法示意圖，其中i0為明渠原底坡；i1為流量計(jì)量段渠底經(jīng)填筑基底層后底坡，其坡度為-10％～0；θ為跌坎與水平角度，為90～135°；he為跌坎上利用超聲波液位計(jì)或水位儀測(cè)定的跌坎水深(單位：m)。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只是用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容所做出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
在實(shí)驗(yàn)室中，修建寬度為0.30m的矩形明渠，測(cè)量段坡度為0，流量計(jì)量段長(zhǎng)度為10m，璧面為0.5cm厚的玻璃，跌坎高度為0.20m，跌坎角度為100°，經(jīng)測(cè)定，水流量為0.050～0.200m3/s。
采用超聲波水位計(jì)測(cè)定跌坎處水深he。
利用公式
經(jīng)比對(duì)校正，本發(fā)明的測(cè)量誤差在2％以內(nèi)。
實(shí)施例2
在實(shí)驗(yàn)室中，修建寬度為0.30m的矩形明渠，測(cè)量段坡度為-5％，流量計(jì)量段長(zhǎng)度為15m，璧面為0.5cm厚的玻璃，跌坎高度為0.30m，跌坎角度為135°，經(jīng)測(cè)定，水流量為0.050～0.200m3/s。
采用超聲波水位計(jì)測(cè)定跌坎處水深he。
利用公式
經(jīng)比對(duì)校正，本發(fā)明的測(cè)量誤差在2％以內(nèi)。
實(shí)施例3
在實(shí)驗(yàn)室中，修建寬度為0.30m的矩形明渠，測(cè)量段坡度為-10％，流量計(jì)量段長(zhǎng)度為15m，璧面為0.5cm厚的不銹鋼鋼板，跌坎高度為0.20m，跌坎角度為90°，經(jīng)測(cè)定，水流量為0.050～0.200m3/s。
采用超聲波水位計(jì)測(cè)定跌坎處水深he。
利用公式
經(jīng)比對(duì)校正，本發(fā)明的測(cè)量誤差在2％以內(nèi)。