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/ l" r! x( I8 _! C9 s: W 随着工农业生产和生活用水量的增加，水资源供需矛盾日益尖锐，计划用水和水量调配工作显得越来越重要，很多场合都需要能够迅速、准确地测量明渠断面流量。
d- W) G" X- z+ p* k7 d5 f ' D' S0 ~9 B8 l% H" }, v
目前，国内外研究水流流量的方法主要有：垂直多普勒法、流速面积法、雷达波桥测、曲线率定法、遥感测量法、控制断面法等。流速面积法是通过将水流断面分割，采用局部测量求和的方式获得整体流量。 ) h, R8 t, b' i( o% S* ~' D" H. m9 {: V
一、水断面流量基础公式# |% Z4 t( V5 o3 H/ z: J: y
在某一给定的瞬间，水流流经过水断面的水量为： $ D3 K: X2 O* [8 E) @) g; j
0 e p4 e0 N% e V
式中：v表示垂直于面积元ds的流速分量；V=v(x,y)；积分域包括整个过水断面面积，上式可以变换如下： - l; }' S& k) b8 ]# w1 p: ?: O
8 z- y- y# k3 j* W* u
+ m: J% G9 F) C: b7 l, p
二、流速面积法基本原理
& v. N2 @8 X/ G. r3 u0 _2 v6 m1 J 流速面积法就是基于明渠断面流速分布经验公式，测得断面某点流速及断面水位和渠底泥位后，通过计算获得断面流量。其基本原理是：将断面细分为多个分区（如下图所示），测得断面某一点（布置流速仪后，该点绝对位置即已固定）处的流速及断面水位和渠底泥位后，根据断面垂线流速分布律及测点位置、测点流速和水深值，得到流速测点所在垂线的平均流速，根据垂线平均流速的横向分布律得到各分区中垂线平均流速，各分区的平均流速由分区中垂线平均流速代替，求得各分区流量后求和得断面总流量。
& V+ t' M4 E* S 8 d' y2 B7 w# E0 V5 P# @9 P, p
三、流速面积法计算公式( g N# G* t4 t- E# c+ f' ?! F4 m3 r
应用流速面积法测量明渠断面流量时，按上述基本原理，先将明渠断面等分为n个分区，然后通过计算各个分区的流量，并进行求和得到明渠断面的总流量。其流量计算公式为： * a9 H+ h! a5 y/ Y8 h9 h
) V A+ F* C! i( {6 I
式中：△Si为第i个分区的面积；B为水面宽度；Hm为断面中垂线处的水深；Vi为第i个分区中垂线的等效平均流速（对矩形断面明渠，其值为分区中垂线平均流速；对梯形断面明渠，其值为分区中垂线平均流速的H/Hm倍，Hi为明渠第i个分区中垂线处的水深），对矩形和梯形断面明渠，Vi分别按截面积流速计算公式求出。
! X% ]5 [. {0 S/ {2 |$ ?2 H# T 四、流速面积法实测明渠断面流量( O- b( t$ | }& G; r+ k! S
实测明渠断面流量根据流速面积法得到。根据实测点流速计算实测断面流量的过程中，这里采用的是我国规范的方法—平均分割法。该方法先以测速垂线作为划分子区域的界线，将明渠断面划分为几个子区域，再根据实测流速及水深，计算各子区域的断面面积、平均流速及流量，然后将各子区域的流量进行求和得到的。断面流量Q的计算公式可表示为： 4 ^) }; r" Q8 Y
. i+ ^- j7 D8 i6 S# ]* h( _& q 式中：hi为第i条测速垂线处的水深；Vi为第i条测速垂线的垂线平均流速；△Zi为第i-1条与第i条测速垂线之间的水平距离。 7 O! n" Z. z. l+ r; U
4 \! [, q: O* u1 g2 Y( D* q: ]
其中，Qi表示流量计测量的瞬时流量值，△t表示RTU读取流量计瞬时流量值的测量时间间隔。 % P! ^. \8 i- M4 d
五、流速测量设备
; l, L4 q! ^2 }6 Y& _0 O 流速面积法可使用声学多普勒流量计测量流速。声学多普勒流量计是一款接触式声学多普勒测流设备，尤其适用于浊度大于20mg/L的流体流量测量。具有微功耗、高精度、宽量程等特点，操作简便，可同时检测流量、流速、水位、水温、剩余电量、电压等多种参数，能够很好的满足用户对于产品高精度和高稳定性的需求。具体技术特点如下：
) {! T" h+ R8 F O1 y7 z$ d （1）断面流速测量： * t; b3 Y$ {4 N7 x' z5 b
超声波探头的测量截面为椭圆形，覆盖不同纵深的流速，更接近于断面流速； 6 {0 m& i$ ^" R+ j# b e' s1 c
（2）测量精度高： + ?3 c/ X7 i$ X: O
选带傅里叶变换(Zoom-FFT)算法保证测量结果稳定并具有毫米级别的速度分辨率； 6 T$ e7 d0 z5 G* k4 A6 R
（3）结构设计独特： 4 V) P+ X4 Y/ ^8 T; R
通过专利保护的结构设计有效防止淤泥堵塞关键测量部位，减少流量计的维护；
: T x( z# D& J5 m （4）低功耗设计：
! [4 T2 g# U ]% X; M' h. @ 嵌入式软硬件整体低功耗设计、先进的电源管理策略及科学的工作模式切换；
% u: W! l/ q* y& L* ~: i （5）应用场景广：
) k+ x0 o4 x0 L* k 浊度大于20mg/L的满管和非满管流量测量均可，通过选用宏电相关配件可扩展支持淤积监测功能；
8 u4 J: F& N- k, G: m3 f （6）防护等级高： ! Y3 a3 E8 L7 \+ a) p% u" ~4 g
IP68防水防尘等级，可满足各种不同应用场合；
# K8 G5 y8 N1 u H- ~- z （7）电路异常保护：
/ N6 \* J1 B. Z( h2 B 有过电压保护、浪涌电压保护及电源极性反接保护，避免操作失误引起的电气损坏。
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