发布时间 : 星期五 文章流速仪测流法及水工建筑物量水率定更新完毕开始阅读
二、率定资料的分析
1、堰闸量水流量系数的分析：
判别流态，选择适当的公式后，根据实测流量及相应水位，推求实测的流量系数值。实践表明，流量系数是随上、下游水位、提闸高度等因素变化而变化的。不同流态的流量系数有不同的流量公式和相关因素见表7。因此在率定时，也要作相应处理。
表7 堰闸出流的流量公式及流量系数相关因素
水流形态 流量公式 相关因素 H—m （Z/H）—mˊ 拟合线型 幂函数 幂函数 无闸自由流 Q=mBH2gH 无闸潜流 a）Q=mˊBhH2gZH b）b=mˊBH2gH a）Q=μBhg2gH 有闸自由流 b）Q=μBhg2g(H??hg) a）Q=μˊBhg2gH 有闸潜流 b）Q=μˊbhg2gZ1
式中： Q—过闸流量（米3/秒）； H—上游水深或闸前水深（米）； B—堰闸宽度（米）；
（hg/H）—μ （Z1/H）—μˊ 指数函数 指数函数 （hg/Z）—μˊ ZH—上、下游水位差（米），ZH=H-hH hH—下游水深（米）； hg—提闸高度（米）；
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Z1—闸前、闸后水位差（米），Z1=H-h1； m、mˊ、μ、μˊ—流量系数； ｇ—重力加速度，ｇ=9.81米/秒2； ε—垂向收缩系数，平底闸：ε=0.65； 闸后有跌坎：ε=0.5
根据不同情况，率定资料的分析方法一般有以下几种： （1）、流量系数曲线（公式）法：
在积累了足够的（一般在30测次以上）各级水位的率定资料后，可点绘流量系数与相关因素的关系曲线。或用回归分析法，利用计算机分析出流量系数与相关因素的关系式。将分析出的曲线或公式同实测资料相比较，进行误差计算分析，若各项误差不超过允许限值（见表8），即可用于推流。
表8 量水建筑物率定误差限值
累积频率75%的误差 ±3% 累积频率95%的误差 ±5% 系统误差 ±0.5% （2）、流量系数分级处理法：
由于灌溉渠道中流量的计划性较强，在一定时期内的流量变化不大，因此不容易测得全水位级的率定资料。有时由于用水计划的要求，某些堰闸的过水流量总保持在某一、二个水位级。这种情况，可以采用流量系数分级处理法。即将同一级水位的流量系数率定数据通过格布拉斯（Grbbus）法则检验后，舍弃异常点据，求其算术平均值，作为这一级水位时的流量系数率定值。应用其推流时，应注意不同流量（或水位级）要采用相应的流量系数率定值。
关于水位分级，应根据具体情况，通过点绘散点图来分析确定。
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石津灌区用于量水的水工建筑物全部率定出了较稳定的量水流量系数值或流量系数公式。表9为部分闸的流量系数实测率定值与理论值的比较，相对误差在±0.8%—±26.7%之间，由此可见，用流速仪率定流量系数对提高建筑物量水精度有较大的意义。
表9 建筑物流量系数的理论值与率定值比较
建筑物名称 总干紫城节制闸 一干霍庄节制闸 一干五分干进水闸 一干小杨庄节制闸 一干六分干进水闸 一干张庄节制闸 总干白滩节制闸 总干军齐节制闸 总干东郎节制闸 一干七分干进水闸 三干四分干进水闸
出流形式 无闸自由流 有闸自由流 有闸潜流 有闸自由流 有闸潜流 有闸自由流 无闸自由流 有闸自由流 无闸自由流 有闸潜流 有闸潜流 m理 0.325 0.615 0.640 0.615 0.640 0.615 0.330 0.615 0.325 0.640 0.640 m实 0.386 0.646 0.630 0.600 0.610 0.620 0.418 0.595 0.369 0.630 0.752 相对误差 -18.8% -5.0% +1.6% +2.4% +4.7% -0.8% -26.7% +3.3% -13.5% +1.6% -17.5% 2、堰闸流量公式的逐步图解法
在用于量水的建筑物中，经常遇到有些堰闸（特别是枢纽工程）的进口型式、翼墙型式、水流形态以及水尺位置等条件与水力学理论要求的应用条件差异较大，流量系数与相关因素的关系紊乱，呈非单一函数形式。这种情况下不能直接利用水力学理论流量公式去推流。这就需要重新分析堰闸流量与水头的相关关系。对于这种情况，可根据实测资料，采用逐步图解法分析建立堰闸的经验流量公式。
逐步图解法是以水利学流量公式为基础，从统计学观点出发，并根据
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逐步回归分析方法的思路，对各水利因素综合考虑，逐步消除公式各自变量对因变量（Q）的影响，建立新的流量公式。以有闸自由流为例，说明其分析方法。有闸自由流的水力学流量公式为：
Q=MBhgH
式中：M—流量系数 M=μ
2g，其余符号意义同前。
公式中，闸宽B为常数，流量Q（因变量）的大小随提闸高度hg（自变量）的1次幂和上游水头H（自变量）的1/2次幂而变。考虑到实际情况下的水头、行近流速、进口型式、闸墩、底坎几何尺寸等多种控制因素的影响，其水力要素和边界条件可能与水力学理论上要求的不一致，流量Q与提闸高度hg和闸前水头H的关系可能发生变化。根据这一思路，先选取实测资料中与因变量（Q）有关的一个自变量（H），在双对数纸上点绘相关图H—（Q/Bhg），消除它（H）对因变量（Q）的影响后，得到Hβ1；再点绘第二个自变量（hg）与Q的相关图hg（Q/BHβ1），消除它（hg）对因变量（Q）的影响，得到hgα1，并据以验证第一个自变量（H）与因变量（Q）的相关关系。这样经过反复验证，直至得到新的公式Q=M0BhgαHβ满足精度要求为止。新公式中：
M0 —消除影响因素后的流量系数； α、β—消除影响因素后的指数；
利用此方法建立了总干紫城节制闸等几个较大测站的闸门量水经验公式。经实测验证，新公式的量水精度较高，平均误差都在±2%以内。
三、测流资料数据分析系统简介
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