一种河渠水流流速计算方法及河渠与流程

本发明涉及水流流速计算领域，特别是一种明渠水流流速计算方法。
背景技术：
：明渠水流流速测量是水利、厂矿、环保监测、水文地质调查、农业等部门对环境进行监控管理的重要测试内容。对于包括收缩段(本发明中所指收缩段，是指水面变窄的明渠段)的明渠(如图1和图2所示)，现有技术中，任意位置的流速与最大流速之间的函数表达式如下：其中，ux——流速，m/s；umax——最大流速，m/s；z——z为测量点到渠底的距离，mm；h——水深，mm。上述公式对于水面较宽的河流水流流速计算较为准确，但是对于水面较宅的渠道水流流速，计算误差较大。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种河渠水流流速计算方法，准确计算明渠水流流速，减小计算误差。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种河渠水流流速计算方法，适用于含有收缩段的河渠；任意位置的水流流速与最大流速之间的函数表达式如下：其中，ux为测量点流速，m/s；umax为测量截面最大流速，m/s；y为测量点到明渠边壁的距离，mm；r为等效直径，mm；r为测量点明渠宽度；z为测量点到渠底的距离，mm；h为水深，mm；k、m、n为常数。k、m、n为常数，且为r的函数，k＝ar2+br+c，m＝dr+e，n＝fr+p，其中a、b、c、d、e、f为常数。相应地，本发明还提供了一种明渠，包括收缩段、喉道段和扩散段；所述收缩段、喉道段、扩散段依次连接；该明渠任意位置的水流流速与最大流速之间的函数表达式如下：其中，ux为测量点流速，m/s；umax为测量截面最大流速，m/s；y为测量点到明渠边壁的距离，mm；r为等效直径，mm；r为测量点明渠宽度；z为测量点到渠底的距离，mm；h为水深，mm；k、m、n为常数。与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：通过本发明的方法计算到的流量与实际流量基本吻合，本发明可以准确计算河渠水流流速，减小了计算误差。附图说明图1为巴歇尔槽主视图；图2为图1的剖视图。具体实施方式如图1和图2所示，各流量点对应的液位高度如下表1。表1各流量点对应的液位高度计算得到的流量与实际流量基本吻合，各流量点计算结果如下表2。表2拟合公式计算流量与实际流量对比表3模型积分与速度面积法计算流量误差表实际流量(m3/h)模型积分流量(m3/h)速度面积法流量(m3/h)相对误差(％)199.6200.9215.2-6.64300.8310.3302.02.75399.1406.8409.3-0.61498.9503.3507.6-0.85698.2693.4698.8-0.77796.7769.7768.20.20通过上表的数据可以看出速度面积法获得的流量与模型积分流量在流量大于300m3/h时非常接近，也进一步验证了本发明方法的准确性。在巴歇尔槽测量位置的断面上，任意位置的流速与最大流速之间的函数表达式如下：式中：ux——流速，m/s；umax——最大流速，m/s；y——测量点到边壁的距离，mm；r——测量截面的等效直径，r＝2rh/(r+2h)，mm；z——到渠底的距离，mm；h——水深，mm；k、m、n——函数参数，无量纲。三个参数与r的关系式分别为为：m＝-0.0221r+0.0041；n＝-1.7403r+0.1377；k＝-83.2886r2+12.0836r+0.5317。当前第1页12