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閱讀：587發(fā)布時(shí)間：2020-7-10
隨著人口的增長和經(jīng)濟(jì)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(yán)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(jìn)社會(huì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(jìn)行流量監(jiān)測。
因此，如何準(zhǔn)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(jìn)行流量測量時(shí)，無外乎用接觸式超聲波測流方案和非接觸式雷達(dá)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(shí)現(xiàn)流速測量，如圖1所示；而雷達(dá)方案則通過雷達(dá)波在水體表面的多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)表面流速測量，但雷達(dá)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(jìn)行流量計(jì)算時(shí)，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(jì)或者安裝立桿上的雷達(dá)水位計(jì)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(shí)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(jìn)行測量）。
圖1 超聲多普勒流量計(jì)測流示意圖
圖2 雷達(dá)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(hào)開始，每隔20米標(biāo)上一個(gè)橫斷面樁號(hào)，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(hào)。用水準(zhǔn)儀從首級(jí)控制點(diǎn)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(jìn)行橫斷面測量，通常橫斷面測量有二種方法：一種是實(shí)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(diǎn)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(diǎn)；第二種方法是實(shí)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(shí)地丈量法，其它位置則采用全站儀測量，其優(yōu)點(diǎn)是省時(shí)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(jìn)行斷面測量。多波束測深系統(tǒng)能同時(shí)發(fā)射數(shù)十個(gè)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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