流速儀在渠道測流時應注意的幾個關鍵環節

熱比亞.吾買爾

摘要：文章介紹了流速儀在渠道測流工作時的主要原理，在整個測流工作時，科學合理選擇測流斷面、垂線數目，并采用平均分割法來計算渠道斷面的流量，分析測流時出現誤差的主要原因，指出應注意問題，為渠道測流工作提供一定借鑒。

關鍵詞：流速儀；渠道測流；關鍵環節

中圖分類號：S932文獻標識碼： A

渠道測流能夠促進灌溉區域科學合理應用水資源，并執行正確的用水規劃，也是提升經濟管理的有效措施。相關灌溉職能部門需要依靠渠道測流準確及時地了解和掌握引水輸水規劃、水資源分配情況，并以此作為依據開展按量收費。渠道測流能夠提升灌溉區域基礎灌溉工作效率，節約水資源，進一步加強水資源利用率。流速儀作為量水方式，在供水生產領域發揮重要作用，其測量結果對量水準確性產生影響。文章將簡要介紹流速儀工作原理，并討論將其應用在渠道測流中應注意的幾個關鍵問題。

一、工作原理

文章所提及到的流速儀為旋槳式，將其置入水渠道中時，流速儀會感應到渠道中水流作用，進而刺激旋槳，隨即產生回轉運動。我們用“r”表示回轉率，“S”表示流速，那么兩者存在的函數關系為S=f（r）（注：函數關系通過水槽試驗得出）[1]。根據測量記錄中對轉數和時間的記載，可按照流速相關公式將測點的流速測試出來。流速儀在渠道測流時，流量確定方法為“面積～流速法”，分別測量若干個部分面積的平均流速，注意要垂直于斷面。將平均流速與部分過水面積相乘，得出部分流量，后將其代數和計算處理，最終得到整個斷面的流量。

二、渠道測流斷面

1.斷面選擇與計算

在選擇渠道測流斷面時，應注意斷面平整，且不存在明顯變形現象，盡量保證比降一致。測流時，要選擇在水流平穩、流速均勻的渠段上實施，渠段區域內不能有阻礙水流正常流向的雜物或建筑物；通常，干、支渠在測流時，渠段長度至少不低于50～100m，而斗分渠道渠段長度為30～50m。測流前，要在上、中、下三個區域分別選擇出間距相等的斷面，并設置水尺和相應標識。在中段斷面垂直渠道水流方向上拉一道水平線，沿著水平線每隔0.2～0.4m距離測量出1個水深值。后按照三角形、矩形以及梯形的面積計算方法，將過水斷面的面積計算出來[2]。

2.垂線數量

測量深度和測速垂線數量、位置對斷面面積、平均流速的測量準確程度產生直接影響，垂線中測速點的數量不僅基于測流準確度要求，還應重點考慮如何更加節省時間和人力。垂線數量應控制在最少，但要充分反映出斷面流速的分布情況。當干渠的水面寬度＞20m，測線間距應控制在2～5m，測線數量10～20個；當干渠水面寬度在5～20m之間時，測線間距為1～2.5m，數量控制在5～8個；當斗分渠水面寬度為1.5～5m時，間距為0.25～0.6m，數量為3～6個。根據垂線分布規律，在所測垂涎上選擇出幾個典型測點，并計算出流速，即可將垂線平均水流速度推算出來。通常，平均流量可通過“五點法”、“三點法”、“二點法”、“一點法”計算得出，若設定水深分別為0、0.2、0.4、0.8和1.0，應用“五點法”測流，其公式為：

S=1/10（S0+3S0.2+3S0.4+2S0.8+S1.0）；

若設定水深為0.2、0.6、0.8，應用“三點法”測流，其公式為：

S=1/3（S0.2+2S0.6+S0.8）；

若設定水深為0.2、0.8，應用“二點法”測流，其公式為：

S=1/2（S0.2+S0.8）；

若設定水深為0、0.5、0.6、1.0，應用“一點法”測流，其公式為：

S=S0.0或S=S0.5或S=S1.0

“一點法”渠邊部分平均水流速度公式為：

S1=K1S1，Sr=KrSr

其中，S1 、Sr 分別代表渠邊起第1條垂線和最末1條垂線的平均流速；K1、Kr表示渠邊水流速度系數[3]。

三、減少誤差應注意關鍵環節

1.測量過程中

在開展側流前，要將軸套末端的保護裝置取下，按照順時針方向將反螺絲套一并取下。若信號正常，才可進行測量工作。并檢查儀器是否靈敏，若不靈活，應將旋轉部分拆下，并進行清洗；觀察接觸位置，無問題后可開始測流。在使用流速儀進行工作時，需在漿葉內注入大約1/3體積的機器油，通常選擇精密定脂油，軸套置入后，有少量定脂油溢出為最佳。使用過程中，在儀器身架上也要注入一定量精密機器油，注入部位在身架和反螺絲套相連接處，間隙控制在0.4mm；另外，軸承養護一定程度上反映了流速儀的靈敏程度，使用過后，要使用清潔汽油將其清洗干凈，并用將其擦干，加入少許潤滑油，避免軸承被腐蝕，進而給儀器正常使用帶來不便。旋軸、軸套等位置不能跌碰，防止對儀器靈敏程度造成影響。垂線各點的間隔距離不能＜流速儀的旋槳直徑。注意旋槳轉軸中心位置要與水流方向保持平行，避免在雜草叢生、水底環境復雜的水流中開展測流工作，防止某些不良物質將旋槳纏住，給加大測量值帶來更大誤差；當出現突然水位漲落情況時，會導致垂線偏離原設定位置，出現垂線距離岸邊太近（或太遠），這時應該馬上調整測速垂線，必要時進行補充[4]。

2.提升單次測流精確度，

上文提及到，流速儀在測流時通常采用“流速～面積法”。在實測過程中，筆者總結出以下幾點導致誤差產生的因素：一是測量水面寬度時產生誤差；二是測量水深時容易出現誤差；三是所測區域、點位流速容易產生誤差。實際上，產生這些誤差根本原因在于流速儀自身精確度存在問題，且流速在空間、時間上常會出現不規則變化情況，當然也包括人為操作時不夠規范。采用“流速～面積法”存在的誤差，和垂線數量、測點數量、岸邊流速系數的相關取值密切相關。提升單次測流精確度，選擇典型測流次數，重點對不確定值與誤差進行分析。

3.注意正確安裝流速儀

測量工作前，應對流速儀進行全面檢查，檢查是否上油，是否清洗、是否安裝準確等。檢查流速儀轉數、起點距離、所測方向、測點位置等。儀器方面準備好后，要檢查所測水段是否存在水草、是否存在干擾因素、信號是否正常等。同時，也要對流速儀測量公式、系數等進行檢驗，保證其合理使用。根據渠道內水位上漲或下降等實際情況，必要時考慮提前開展工作，防止多余流量檢測點分布于相同級別水位上。

結束語：

流速儀測量工作是一項系統化的工作，具有很強的技術要求。因此需要施工測量人員不斷進行學習，用最先進的業務知識武裝自己頭腦，強化專業技能，提高個人素養。同時要嚴格按照儀器儀表的操作規程來實施操作，使轉數和歷史達到精確化，避免由于操作錯誤導致數據測量不準確。要嚴格把控測量的精準度，從而更好的為區域灌溉和水量配置提供數據支持。

參考文獻：

[1]陸春燕.流速儀在渠道測流關鍵環節分析[J].綜合研究，2012，8（12）：136～137.

[2]張偉.流速儀裝配與測試[J].機械操作與使用，2012,14（12）：164～165.

[3]艾買江.使用流速儀在測水過程中應注意的幾個要點[J].民營科技，2011，7（11）：102～103.

[4]丁林君，楊俊.防?滲?渠?道?中?測?流?應?注?意?的?誤?差?問?題[J].吉林水利，2013，7（13）：84～85.