专利名称：一种测取河道断面上定点流速的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对江河水等天然河道和人工河道的流量测量领域，特别涉及的是一种测取河道断面上定点流速的方法及其装置。
目前，我国乃至世界各国，最常用的天然河道流量的测量方法，是在水流断面上选定若干个(5～30不等)点，通过船或缆道用铅鱼将流速仪由水面沉入水中测出多点流速后再算出垂线的平均流速和用部分流速面积法求出流量。洪峰期间用船的方法测流对测绘人员危险很大，常有事故发生。用缆道的方法需在河两岸建铁塔或支架，工程造价非常高。这种测流手段在洪峰期由于铅鱼摇摆度很大，发生缆索断裂或铅鱼抛出造成的危害性很大，不但设备损坏，还会发生人员伤亡事故。而且这种方法测洪能力也有限，通常只能测到20年左右一遇的洪水。这种测流方法一直沿用至今。
近年来出现的一种关于简化测流的计算方法，是通过测量河道断面上固定一点的流速，求出“能坡”再计算流量，从而将繁杂的测流工作简化到只需测一点的流速。这种先进的方法，减少了测流的工作量。但如果测量一点流速的方法不变，还是沿用测船、缆通加铅鱼的老方法，则工程造价高，测流工作危险性大、测洪能力低的问题依然没有解决。“能坡法”的优越性也发挥不出来。
因此本发明的发明目的是提供一种测流手段简单、工程造价低，安全可靠、测洪能力高，使用“能坡法”计算流量的测取河道断面上定点流速的方法和装置。
本发明的发明目的是这样实现的一种测取河道断面上定点流速的方法，将装有流速仪的悬浮器在非工作状态时被缆索悬浮固定在河底部；工作时，利用悬浮器产生的浮力把流速仪由河底输送到测取点流速的位置，并通过缆索悬浮固定后，测取定点位置的流速；检修时，利用悬浮器产生的浮力，把流速仪输送到河面进行。
一种测取河道断面上定点流速的装置，包括流速仪和缆索，所述的流速仪固装在悬浮器上；悬浮器通过可控制其升降并与固装在河床上的锚桩滑动连接的缆索与岸上的控制器连接。
本发明装置的悬浮器是用轻质材料制成的柱状体与浮杆固接组成，在柱状体的头尾端还固接有可与缆索连接的连接装置。
悬浮器的两个连接装置与多普勒流速仪探头的两个端子分别连接并分别与两根缆索固接，缆索上套有导管，导管与固装在悬浮器附近河床上的锚桩固接，缆索在导管内可滑动，缆索的另一端与岸上的控制器如绞车连接。
导管外还可以套有护管，该护管与从锚桩至岸边每隔2～8米处固装于河床上的固线桩固接。
本发明的积极效果是1.由于在原理和装置上有两大特点，即巧用上浮力和流速仪悬在水当中。利用上浮力输送流速仪到设定位置，整套装置简单，安全可靠。与传统的测船、缆道加铅鱼的漂浮式流速法相比，在思路上完全相反，前者要依靠庞大的缆道系统支持，把几十甚至几百公斤重的装有流速仪的铅鱼从空中往下输送到水里，很长的力臂，摇摆度大，遇上大的飘浮物，如树木等常有危险发生，本发明则仅用一个可产生一定浮力的悬浮器来输送流速仪，工作简便，安全可靠。悬浮器在工作状态时，可避开漂浮物影响，并具有自我保护的功能；非工作状态时停在水底，不影响水面情况。
2.由于本装置的每个部分和各种固定桩均可按百年一遇洪水流速及河道冲淤变化情况设计，按千年一遇洪水校核，必要时还可继续加固，因此可测到各种频率的洪水。
3.本发明装置的造价极低，而且省工、省时，全套设备加施工费用不超过6万元，而近年来在长江口施工的两套漂浮式测流平台，工程投资分别达65万元和45万元。
4.本发明与“能坡法”相接合，由于只需测断面上固定一点的流速，因此信息源简单，便于实现测流自动化。
图1是本发明装置连接关系示意图；图2是悬浮器的结构示意图；图3是悬浮器的工作状态图；图4是悬浮器的另一种工作状态图。
下面结合附图对本发明做进一步详细说明本发明是利用上浮力的原理，将装有流速仪1的悬浮器2在非工作状态时受缆索3的拉力被悬浮固定在河底部。工作时，缆索放松，利用悬浮器2产生的浮力把流速仪1由河底输送到测取点流速的位置后，再利用缆索将其悬浮固定，便可进行定点位置的流速测量。检修时缆索放松，利用悬浮器2产生的浮力，把流速仪输送到河面进行检修。
实现上述方法的装置是，把流速仪1固装在悬浮器2上，悬浮器2通过缆索3与岸上的控制机构6连接，所述的缆索3与悬浮器2固接并与固装在河床上的锚桩7滑动连接，其另一端与岸上的控制器6连接，缆索3在控制器6的作用下，可将悬浮器2固定于水中任何高度。
如图2所示的悬浮器结构示意图，悬浮器2是用工程塑料做成的空心或实心的圆柱体203与浮杆202固接组成，用铝合金制成的浮杆202断面是工字形，也可以是圆形或其它形状，浮杆的长度大于圆柱体的长度，悬浮器的长度远远大于它的外径，在圆柱体203的头尾端还各有1个与缆索3连接的连接装置201，在图2所示的连接装置201是固接于悬浮器上的卡环，该卡环同时起到固接圆柱体和浮杆的作用，连接装置也可以制成其它结构。当然悬浮器也可做成空心或实心圆柱体或有一定坡度的锥体或实心的有射线筋板的柱状体，只要对水流产生阻力为最小的各种形状的悬浮器都不脱离本发明的实质。
如图1所示是本发明装置连接关系的具体实施例，悬浮器的尾端指向水流方向并以一定角度悬浮固定在水中，将固接于悬浮器2尾端上的多普勒流速仪1探头的两个端子与两个连接装置201分别连接，两个连接装置201与两根缆索3分别固接，缆索3的另一端与岸上的控制器6如绞车连接。在悬浮器2附近如垂直位置的河床上固装有两根锚桩7，系于悬浮器2上的两根缆索3在锚桩7与绞车之间各套有导管4，导管4分别与锚桩7固接，两个固接点与悬浮器2上的两个连接装置201之间的缆索最好分别垂直于水面，使悬浮器在垂直拉力的作用下，平行于水面或与水平面有一定角度，可根据测流点水深情况选择如图3或图4所示悬浮器的两种工作状态。缆索3在外力作用下在导管4内滑动，本装置中的流速仪也可以使用机械式或其它电子式流速仪。
为安全起见，套于缆索上的两根导管4并行套入护管5内。在锚桩7与绞车6之间每间隔5米处安装钢筋固线桩8，其根数与测流点距岸边的距离有关。护管5固定在固线桩8上。
本发明装置所用缆索的抗拉强度应大于悬浮器的浮力，固线桩和锚桩等的安全系数应根据有关设计规范中对水上水下部件的要求标准确定。
本装置在不工作时，将流速仪悬浮固定在水底部位置。工作时，绞车放松缆索，悬浮器在浮力作用下把流速仪送到测流点位置后，又被缆索悬浮固定住。此时流速仪就可进入工作状态，如多普勒探头将所测信号通过缆索传递给岸上的信号接收器，便可应用“能坡法”及时计算出水流量。当流速仪需要检修时，绞车放松缆索，悬浮器在浮力作用下将流速仪送至水面进行维护修理。
本发明的工作原理是利用悬浮器的上浮力，把流速仪由河底方便快捷的输送到测流点测取定点位置的流速。并通过“能坡法”计算流量。由于不需建平台、铁塔和垮河缆道，不占用空间，不影响水面情况，整套装置造价很低，且安装方便省时安全，易操作，测流迅速，而且由于本装置的每个部分和各种固定桩均可按百年一遇洪水流速及河道冲淤变化情况设计，按千年一遇洪水校核，必要时还可继续加固，因此可测到各种频率的洪水，而且可靠性高，因此具有巨大的经济效益和社会效益，必将给水文测量史上带来一场重大技术变革。
权利要求
1.一种测取河道断面上定点流速的方法，其特征在于一种装有流速仪(1)的悬浮器(2)在非工作状态时被缆索(3)悬浮固定在河底部；工作时，利用悬浮器(2)产生的浮力把流速仪(1)由河底输送到测取点流速的位置，并通过缆索悬浮固定后，测取定点位置的流速；检修时，利用悬浮器(2)产生的浮力，把流速仪输送到河面进行。
2.一种测取河道断面上定点流速的装置，包括流速仪(1)和缆索(3)，其特征在于所述的流速仪(1)固装在悬浮器(2)上；悬浮器(2)通过可控制其升降并与固装在河床上的锚桩(7)滑动连接的缆索(3)与岸上的控制器(6)连接。
3.根据权利要求2所述的一种测取河道断面上定点流速的装置，其特征在于所述的悬浮器(2)是由轻质材料制成的柱状体(203)与浮杆(202)固接组成，在柱状体(203)的头尾端还固接有可与缆索(3)连接的连接装置(201)。
4.根据权利要求3所述的一种测取河道断面上定点流速的装置，其特征在于悬浮器(2)的两个连接装置(201)与多普勒流速仪(1)探头的两个端子分别连接并分别与两根缆索(3)固接，缆索(3)上套有导管(4)，导管(4)与固装在悬浮器(2)附近河床上的锚桩(7)固接，缆索(3)可在导管(4)内滑动，缆索(3)的另一端与岸上的控制器(6)连接。
5.根据权利要求4所述的一种测取河道断面上定点流速的装置，其特征在于所述的导管(4)外套有护管(5)，该护管(5)与从锚桩(7)至岸边每隔2～8米处固装于河床上的固线桩(8)固接。
6.根据权利要求2～5之一所述的一种测取河道断面上定点流速的装置，其特征在于所述的控制器(6)是绞车。
全文摘要
本发明公开了一种测取河道断面上定点流速的方法和装置,将流速仪1固装在悬浮器2上,悬浮器2通过可控制其升降并与固装在河床上的锚桩7滑动连接的缆索3与岸上的控制器6连接,利用上浮力的原理,装于悬浮器2上的流速仪1可被送至水中任何高度上进行测流。由于不需建平台,铁塔,和跨河索道,工程造价极低又省工省时,可测到各种频率的洪水,且测流方便迅速,与“能坡法”相结合计算河道流量具有极大的经济效益和社会效益。
文档编号G01F1/52GK1180161SQ96109888
公开日1998年4月29日 申请日期1996年10月4日 优先权日1996年10月4日
发明者颜开, 宋希武 申请人:水利部水利信息中心, 中国凯发实业有限公司