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深圳市宏電技術(shù)股份有限公司
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閱讀：569發(fā)布時間：2020-7-10
隨著人口的增長和經(jīng)濟的發(fā)展，日益增長的用水需求與水資源短缺之間的矛盾越來越嚴重，水資源短缺已經(jīng)成為性的問題。如何提高水的使用效率成為了促進社會可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。而對于河流流量的監(jiān)測則是對水資源進行調(diào)度和充分利用的基礎(chǔ)。
另一方面，在防洪、防汛的過程中，也需要進行河流流量的測量和監(jiān)測。在上游所監(jiān)測的流量數(shù)據(jù)通常是下游地區(qū)進行泄洪、調(diào)度、分流等決策的重要依據(jù)的一部分。除此之外，對于水文、生態(tài)和環(huán)保的科學(xué)研究課題來說，有時需要研究降水、地表水（江河湖泊以及水庫、溪流、溝渠等）地下水之間的循環(huán)、轉(zhuǎn)換的規(guī)律以及自然河流的自凈等自然恢復(fù)功能的規(guī)律，均需要進行流量監(jiān)測。
因此，如何準確地測量流量，在現(xiàn)今水環(huán)境監(jiān)測和發(fā)展中起著越來越重要的作用。
在對灌區(qū)或河道進行流量測量時，無外乎用接觸式超聲波測流方案和非接觸式雷達測流方案。超聲波方案通過超聲波對水中懸浮物的多普勒效應(yīng)實現(xiàn)流速測量，如圖1所示；而雷達方案則通過雷達波在水體表面的多普勒效應(yīng)實現(xiàn)表面流速測量，但雷達流速儀需要通過特定的模型算法（與斷面粗糙度、坡度、斷面形狀、水位深度均相關(guān)）將表面流速轉(zhuǎn)化為斷面流速，測量示意圖如圖2所示。
兩種方案在進行流量計算時，除了上述流速測量值外，均需要測流斷面的面積，而過流斷面面積取決于水位和斷面形狀。水位可通過水下的壓力式水位計或者安裝立桿上的雷達水位計測量獲取，而斷面形狀的獲取則有多種方案可選。當(dāng)流速和斷面面積都具備后，通過流速面積法即可求得斷面的瞬時流量（此流量通常為體積流量，如需流體的質(zhì)量流量，還需要對流體的密度進行測量）。
圖1 超聲多普勒流量計測流示意圖
圖2 雷達流速儀測流示意圖
渠道斷面測量通常沿渠道/河道中心軸線用皮尺量出渠道的里程，從0+000樁號開始，每隔20米標上一個橫斷面樁號，有重要水利附屬設(shè)施或渠道地形變化較大的地方增加橫斷面樁號。用水準儀從首級控制點引測高程到斷面中樁，由此整理各中樁里程和高程成圖便得到渠道縱斷面圖。然后進行橫斷面測量，通常橫斷面測量有二種方法：一種是實地丈量法，即從中樁開始向橫斷面兩側(cè)用兩把直尺垂直相交量出地形線上各點的間距和高差，整理數(shù)據(jù)繪成橫斷面，這種方法要求施測人員必須測量到斷面上各特征點；第二種方法是實地丈量結(jié)合全站儀測量，在地勢平坦易于行走的地方采用實地丈量法，其它位置則采用全站儀測量，其優(yōu)點是省時省力，尤其可解決高邊坡上施測人員無法丈量斷面的難題。
對于渠道一直有水的情況，可以考慮利用水下多波束設(shè)備進行斷面測量。多波束測深系統(tǒng)能同時發(fā)射數(shù)十個相鄰的窄波束，配合微處理器精確測出，并以圖像顯示一定寬度的渠道深度、范圍、形狀以及渠底的地貌。
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