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2 e6 ~4 o8 O' k+ w- h, G; z 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。 ) {" b% y4 t }" h, M* ?% `4 Z
' `& ?% }* p+ d: G a8 ]8 E& } 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。
- b/ Z. _0 S6 r' x: ^ 一、水断面流量基础公式
' }- D6 a* \7 o8 \/ M. \; a8 ~& m 在某一给定的瞬间，水流流经过水断面的水量为：
) v( @( O+ b: B& E$ h
) p; E" D# {- r8 d- O+ K 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： 5 z E0 I: Z2 H( z0 B* p
" T. i9 c- W2 D$ ]4 t
8 ^3 s5 C0 g0 f3 ^. T 二、流速面积法基本原理
# Y/ z6 y4 k; J2 x 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。
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. @7 x5 h, ~- s: } 三、流速面积法计算公式
1 M# n; \3 P0 w: [ 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：
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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。
& v0 R0 a9 u- p: t* `* q 四、流速面积法实测明渠断面流量
3 O% f! ?! J7 ~* d3 `& g8 o, Z 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：
/ w9 O0 N( I$ Q' I3 Z4 F
/ ^7 S# w% ?+ Z+ s5 w: K: T0 f 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。 & F/ m; F, K4 m) v+ M6 f
* o% \8 G* u6 T4 Q: u Q- ^2 _* [ 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。 - y2 U% A# g7 o: W
五、流速测量设备
1 O5 s2 w$ Q) P+ z, H 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：
6 K: w5 F7 L* k （1）断面流速测量： - s* ~5 C- T! ~7 U/ m
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；
8 k5 j4 m1 k5 n （2）测量精度高： 6 W# {' H( Y- a) s/ K! |3 g" s
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； 0 o- B5 E7 p3 Q0 A' W% H
（3）结构设计独特：
# o2 d6 }$ C! G 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； 9 ^' o5 F$ B4 @3 j. |
（4）低功耗设计：
: d% v: ^9 _8 ~ 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； 2 x, R/ d- U* `# `# T6 ~
（5）应用场景广：
% J" W( d0 U$ [* {2 v N 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；
9 F i: v0 q2 }! _9 N# K q （6）防护等级高： 8 ]0 X* {' o3 ?; n' Y4 G, \
IP68防水防尘等级，可满足各种不同应用场合； ) I( s( g* ]. {4 d) m
（7）电路异常保护：
$ V- G/ f: M% }5 D3 R 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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