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; M2 c. T2 i7 W! M: b# t% Z2 I 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。 # r6 W; p/ G4 f7 O2 B+ E. s+ x
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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。 " z- V" B4 f( {
一、水断面流量基础公式* w4 Q- v" ? K" J( _9 W4 J0 ]
在某一给定的瞬间，水流流经过水断面的水量为： $ ^0 o6 X( M) A6 L2 P
$ \+ Y, Y+ U. v: N, K+ y7 N5 X
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： * q0 L1 B) @( q! O/ d, J& ^$ I
0 Q" ]* n5 }' n0 u; O
1 d3 y4 I, ^0 g X
二、流速面积法基本原理4 G- j" k' k* P( M# c6 ]
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。
4 M7 R9 J" {( L4 [& P u* D
7 H- x5 X: \# l X 三、流速面积法计算公式
+ C1 b6 q6 \5 W& w, ~7 g) { 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： ) M. b1 h, i3 x
. F! S0 W5 T4 ^9 i0 I- P: N* o5 i: Z! G' H
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。
9 g& k: h Z- I9 }0 k 四、流速面积法实测明渠断面流量
) F2 h2 b1 K5 N* r 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：
% \. O7 k) O7 \9 P7 t! R
9 Q) @6 I$ z: c$ V4 O+ N 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。 # H4 Q5 y7 l: k) U. m) x
4 n; e! R( D0 W: P! y9 j! h- D 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。
, q; Y( d$ P" \ 五、流速测量设备; x9 I+ |" t( Q
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： 1 |$ F0 h' ?4 ^
（1）断面流速测量：
! b9 o W3 D5 u, k4 [, E, d# n 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；
^2 g6 m# @$ N& H （2）测量精度高： 0 P& x9 H$ P& u U" v8 [! f9 C# S. Z
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；
/ ]% L+ ~! Q- e （3）结构设计独特：
* Z( g$ }; F& a) b3 O' Y( p 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； / ^2 G! Q& x3 U# q. D
（4）低功耗设计： 2 t" E- t v5 R6 n( d
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；
' K8 q3 p2 ?0 w& x+ p. r/ K P( f7 b2 ~ （5）应用场景广： ?" c0 W# l9 t
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；
- T1 R: l1 v R4 v$ F+ J （6）防护等级高：
" }5 N) U! k0 m5 y IP68防水防尘等级，可满足各种不同应用场合；
6 J* L. u+ e- g' \% P, {* N （7）电路异常保护： 5 d& j' } r2 S$ c1 E6 ~
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。 9 j3 } R9 F9 @
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