CN104729605A - 河流流量监测系统及其水位流量标定方法 - Google Patents
河流流量监测系统及其水位流量标定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104729605A CN104729605A CN201510136293.0A CN201510136293A CN104729605A CN 104729605 A CN104729605 A CN 104729605A CN 201510136293 A CN201510136293 A CN 201510136293A CN 104729605 A CN104729605 A CN 104729605A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- river
- water level
- level
- instantaneous
- monitoring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
本发明适用于水利监测领域，提供了一种河流流量监测系统及该系统中使用的水位流量标定方法，该方法包括如下步骤：选址；瞬时流量监测；重复瞬时监测，得到多组瞬时流量；瞬时水流监测，得到瞬时函数；根据瞬时函数，得到实时流量，再将测得的实时流量乘以相应的时间，得到对应水位的累计流量；通过测得不同水位及对应的累计流量，将测得的各水位及对应的累计流量绘制成水位流量标定曲线。该系统使用了上述河流水位流量标定曲线，仅需要安装测定该河流水位的水位监测设备，并对照水位流量标定曲线即可得到该河流的流量，无需对河流的河道进行改造，安装简单、可靠、易于操作、成本低。
Description
技术领域
本发明属于水利监测领域，尤其涉及一种河流流量监测系统及该系统中使用的水位流量标定方法。
背景技术
水资源是基础性的自然资源和重要的战略资源。对河流流量的监测是对水资源进行调度和充分利用的基础，是实行最严格的水资源管理制度的基础。而在防洪、防汛和抗旱的过程中也需要进行河流流量的测量和监测。对于水文、生态和环保的科学研究课题来说，有时需要研究降水、地表水(江河湖泊以及水库、溪流、沟渠等)地下水之间的循环、转换的规律以及自然河流的自净等自然恢复功能的规律，也需要进行流量监测。现有河流流量监测方法需要对河流进行改造，使河流的某段河道成固定形状，再将流量监测装置安装在该河道中。这种河流流量监测方法费用高、改造困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水位流量标定方法，旨在解决河流流量监测方法费用高、改造困难的问题。
本发明是这样实现的，一种水位流量标定方法，包括如下步骤：
S1)选址：选定河流下游中河道形状稳定位置；
S2)瞬时流量监测：测定某时段所述河道瞬时水位，使用多普勒流量计测定该瞬时水位对应的瞬时流量；
S3)重复瞬时监测：重复所述步骤S2瞬时流量监测，并得到该时段内的多组瞬时水位及对应的瞬时流量：(H1，Q1)、(H2，Q2)、(H3，Q3)……(Hn，Qn)；
S4)瞬时水流：根据所述S3重复瞬时监测：将得的各组所述瞬时水位及对应的瞬时流量，绘制函数曲线，得到所述时段的瞬时函数Q＇＝kH＇+b；
S5)实时流量监测：实时测量所述河流水位，并代入所述瞬时函数得到所述河流实时流量；
S6)流量曲线：将测得的所述实时流量乘以相应的时间，得到所述河流对应水位的累计流量，并重复所述步骤S2至步骤S5，分别测得所述河流不同水位时对应的累计流量，将测得的各水位及对应的累计流量绘制成水位流量标定曲线。
本发明通过提供水位流量标定方法，以绘制水位流量标定曲线，从而可以针对需要监测流量的河流进行水位流量标定曲线绘制，进而在测量河流流量时，只需要测出该河流的水位高度，即可以知道相应的流量，无需对河流的河道进行改造，简单、方便、成本低。
本发明的另一目的在于提供一种河流流量监测系统，包括用于监测河流水位的水位监测设备，还包括所述河流的水位流量标定曲线，所述水位流量标定曲线由如上所述的水位流量标定方法得到。
本发明的河流流量监测系统，使用了上述河流水位流量标定曲线，从而无需对河流的河道进行改造，仅需要安装测定该河流水位的水位监测设备，安装简单、可靠、易于操作、成本低。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种河流流量监测系统的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的一种水位流量标定方法的流程图。
图3是本发明实施例提供的某河流水位流量标定曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图2，本发明实施例提供的一种水位流量标定方法，包括如下步骤：
S1)选址：选定河流下游中河道形状稳定位置；
S2)瞬时流量监测：测定某时段所述河道瞬时水位，使用多普勒流量计测定该瞬时水位对应的瞬时流量；
S3)重复瞬时监测：重复所述步骤S2瞬时流量监测，并得到该时段内的多组瞬时水位及对应的瞬时流量：(H1，Q1)、(H2，Q2)、(H3，Q3)……(Hn，Qn)；
S4)瞬时水流：根据所述S3重复瞬时监测：将得的各组所述瞬时水位及对应的瞬时流量，绘制函数曲线，得到所述时段的瞬时函数Q＇＝kH＇+b；
S5)实时流量监测：实时测量所述河流水位，并代入所述瞬时函数得到所述河流实时流量；
S6)流量曲线：将测得的所述实时流量乘以相应的时间，得到所述河流对应水位的累计流量，并重复所述步骤S2至步骤S5，分别测得所述河流不同水位时对应的累计流量，将测得的各水位及对应的累计流量绘制成水位流量标定曲线。
对于河流来说，如果河流的下游的河床没有发生改变，如没有设拦截坝等，河流的水位一定时，其流速也是一定的，即其流量一定。通过提供水位流量标定方法，以绘制水位流量标定曲线，从而可以针对需要监测流量的河流进行水位流量标定曲线绘制，进而在测量河流流量时，只需要测出该河流的水位高度，即可以知道相应的流量，无需对河流的河道进行改造，简单、方便、成本低。
由于河道的形状改变，如河道的宽度改变，则相同流量的情况下，河流的水位高度也会随之改变。在上述S1选址步骤中，选取河道形状稳定位置，可以流量水位测定更为稳定；防止河道的改变导致水位或流速的改变，而影响测量的准确性，或影响待制作的水位流量标定曲线的使用寿命。
由于河流的流量及水位在一段时间内相对较为稳定，而河流中水流时，水位高度会有一定的变化，且在河流某断面的不同位置测量的水位也会有所不同。通过S2瞬时流量监测步骤，以测出河流某时段一个位置处的瞬时水位及瞬时流量。另外，由于观察、测量时会存在误差，因而需要进行S3重复瞬时监测步骤，得到该时段内的多组瞬时水位及对应的瞬时流量，通过多组瞬时水位和瞬时流量，以减少测量误差。
再通过S4瞬时水流步骤，根据测得的各组瞬时水位及对应的瞬时流量，绘制函数曲线，进而拟合出瞬时函数Q＇＝kH＇+b，其中Q＇为瞬时流量，H＇为河道断面上测量点的瞬时水位，k为形成瞬时函数的增益，b为瞬时函数的补偿值。则该瞬时函数可以相对准确地表达出测量时段内，河流流速相对稳定，而测量点水位形成较小变动时的瞬时流量。进而可以实时测量河流实时水位，并使用该瞬时流量函数得到河流的实时流量，即进行步骤S5实时流量监测。
为了使绘制的函数曲线更为准确，需要尽可能多的瞬时水位与瞬时流量数据，即瞬时水位与瞬时流量越多越好，但数据过多，会导致测量难道增加，工作量加大，故一般来说，瞬时水位与瞬时流量至少要12组，即所述S3重复瞬时监测步骤中，n≥12。
由于实时流量仅能反应某时间点河流的流量，因而需要将测得的相对准确的实时流量乘以相应的时间，即实时流量乘以测量的时段，形成该时段内河流的累计流量，而河流水位可以根据该时段内实时测得的水位进行平均取值，以得到该时段内相对准确的水位高度；即得到一组累计流量及水位数据。同理，重复步骤S2至步骤S5，分别测得河流不同水位及对应的累计流量，从而得到多组水位与累计流量数据，将测得的各水位及对应的累计流量绘制成水位流量标定曲线，即进行步骤S6流量曲线，绘制出相应河流的水位流量标定曲线。
在具体流量测量时，可以按精测法布设测速垂线和测点，采用流速仪实时测量流过垂线断面上各点流速，计算各垂线处的平均流速，进而测出相邻垂线间的平均流速；以及计算出相邻垂线部分面积，进而计算相邻垂线部分流量及过水断面流量。
在使用测得的多组水位与累计流量数据进行水位流量标定曲线绘制时，可以采用多项式拟合出水位流量关系曲线公式，并进行流量误差评定及检验。一般累计流量及相应的水位数据需要15组，最少不低于12组，以保证绘制的水位流量标定曲线的准确性。另外还必须有最高、最低水位时的累积流量监测数据，以控制绘制的水位流量标定曲线的线型。高、中、低水位标定测量的累积流量数据应不少于10组，流量误差应不大于±2％，随机不确定度不大于±11％，并需要根据测得的数据，对各条关系曲线，如水位流量标定曲线的测量点数据做符号检验、适线检验和偏离检验。符号检验值采用0.25，适线检验值采用0.05，偏离检验值采用0.1。当三种检验均接受原假设时，认定该水位流量标定曲线正确、可用。
进一步地，所述S1选址步骤后，于所述S2瞬时流量监测步骤之前还包括在所述河道上设置水位监测装置的步骤。设置水位监测装置，可以实现自动水位监测，更为准确、方便。水位监测装置可以是浮子式水位计。当然，水位监测装置还可以是雷达水位计、超声波水位计等。
进一步地，所述S5步骤中还包括如下步骤：设置流量监测主机，将所述主机与所述水位监测装置相连，并将所述瞬时函数输入所述主机，以便所述主机通过所述水位监测装置测得的实时水位，得到所述河道实时流量。设置主机，通过主机来自动测得实时流量，更为准确、方便，效率更高。主机一般来说是电脑、服务器等。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种河流流量监测系统，包括用于监测河流水位的水位监测设备100和所述河流的水位流量标定曲线，所述水位流量标定曲线由如上所述的水位流量标定方法得到。
该河流流量监测系统，使用了上述河流水位流量标定曲线，从而无需对河流的河道进行改造，仅需要安装测定该河流水位的水位监测设备100，安装简单、可靠、易于操作、成本低。
进一步地，水位监测设备100包括水井管10、支撑架12和水位测量机构20，水位测量机构20安装于支撑架12上。水井管10安装于河流中，由于河流水在流动时，水位具有波动，设置水井管10可以减少水位波动，从而可以方便水位测量机构20更准确地测定河流水位高度。支撑架12安装在水井管10上，用来支撑水位测量机构20。
本实施例中，水位测量机构20包括浮子21、平衡锤22、悬索23和水位轮24，浮子21用于感应水位变化，即浮子21随水位的升降而升降；悬索23悬挂于水位轮24上；悬索23的两端分别与浮子21和平衡锤22相连，从而使平衡锤22拉直悬索23，同时平衡浮子21。水位升降时，浮子21随水位升降，拉动悬索23移动，带动水位轮24转动，从而显示水位。
水位轮24上设有“V”形槽，以便悬挂悬索23。浮子21感测水位变化，浮子21、平衡锤22与悬索23连接牢固，悬索23悬挂在水位轮24的中。平衡锤22起拉紧悬索23和平衡作用，调整浮子21的配重可以使浮子21工作于正常吃水线上。在水位不变的情况下，浮子21与平衡锤22两边的力是平衡的。为更方便地显示水位，水位轮24中安装有编码器，以通过编码器来的显示水位数据；当水位上升时，浮子21产生向上浮力，使平衡锤22拉动悬索23带动水位轮24作顺时针方向旋转，编码器读数增加；水位下降时，则浮子21下沉，并拉动悬索23带动水位轮24逆时针方向旋转，编码器的显示器读数减小。
本实施例中，水位轮24测量圆周长为32厘米，且水位轮24与编码器为同轴联接，水位轮24每转一圈，编码器也转一圈，输出对应的32组数字编码。当水位上升或下降，编码器的轴就旋转一定的角度，编码器同步输出一组对应的数字编码。数字编码可以是二进制循环码(又称格雷码)。根据不同水位量程，使用不同长度的悬索23能够输出1024至4096组不同的编码，以实现测量10至40米水位变幅。在其它实施例中，水位测量机构20还可以是雷达水位计、超声波水位计等。
进一步地，水位监测设备100还包括罩于水位测量机构20上的防水罩12，防水罩12固定于支撑架12上。设置防水罩12，以保护水位监测机构。
进一步地，水位监测设备100还包括用于支撑水井管10的若干支撑杆11，各支撑杆11的一端与水井管10固定相连，另一端安装于河流的侧壁上。通过设置支撑杆11来支撑水井管10，可以更牢固地将水井管10固定在河道中。
以下通过某河流的具体实例来说明该河流流量监测系统的使用。请参阅图3，图3为使用上述水位流量标定方法绘制的该河流的水位流量标定曲线，图中曲线50为该河流不同水位时对应的流量线，横坐标为水位H单位为m(即米)；纵坐标为流量Q，单位为L/s(即升每秒)。由图可知，当知道该河流的水位时，即可以根据曲线50得到该河流的流量，使用简单、方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水位流量标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)选址：选定河流下游中河道形状稳定位置；
S2)瞬时流量监测：测定某时段所述河道瞬时水位，使用多普勒流量计测定该瞬时水位对应的瞬时流量；
S3)重复瞬时监测：重复所述步骤S2瞬时流量监测，并得到该时段内的多组瞬时水位及对应的瞬时流量：(H1，Q1)、(H2，Q2)、(H3，Q3)……(Hn，Qn)；
S4)瞬时水流：根据所述S3重复瞬时监测：将得的各组所述瞬时水位及对应的瞬时流量，绘制函数曲线，得到所述时段的瞬时函数Q＇＝kH＇+b；
S5)实时流量监测：实时测量所述河流水位，并代入所述瞬时函数得到所述河流实时流量；
S6)流量曲线：将测得的所述实时流量乘以相应的时间，得到所述河流对应水位的累计流量，并重复所述步骤S2至步骤S5，分别测得所述河流不同水位时对应的累计流量，将测得的各水位及对应的累计流量绘制成水位流量标定曲线。
2.如权利要求1所述的水位流量标定方法，其特征在于，所述S1选址步骤后，于所述S2瞬时流量监测步骤之前还包括在所述河道上设置水位监测装置的步骤。
3.如权利要求2所述的水位流量标定方法，其特征在于，所述S5步骤中还包括如下步骤：设置流量监测主机，将所述主机与所述水位监测装置相连，并将所述瞬时函数输入所述主机，以便所述主机通过所述水位监测装置测得的实时水位，得到所述河道实时流量。
4.如权利要求1所述的水位流量标定方法，其特征在于，所述水位监测装置为浮子式水位计、雷达水位计或超声波水位计。
5.如权利要求1所述的水位流量标定方法，其特征在于，所述S3步骤中，n≥12。
6.一种河流流量监测系统，包括用于监测河流水位的水位监测设备，其特征在于，还包括所述河流的水位流量标定曲线，所述水位流量标定曲线由如权利要求1-5任一项所述的水位流量标定方法得到。
7.如权利要求1所述的河流流量监测系统，其特征在于，所述水位监测设备包括安装于所述河流中的水井管、支撑于所述水井管上方向的支撑架和用于测量所述水井管中水位的水位测量机构，所述水位测量机构安装于所述支撑架上。
8.如权利要求1所述的河流流量监测系统，其特征在于，所述水位测量机构包括用于感应水位变化的浮子、用于平衡所述浮子的平衡锤、两端分别连接所述浮子与所述平衡锤的悬索和安装于所述支撑架上的水位轮，所述悬索悬挂于所述水位轮上。
9.如权利要求1所述的河流流量监测系统，其特征在于，所述水位监测设备还包括罩于所述水位测量机构上的防水罩，所述防水罩固定于所述支撑架上。
10.如权利要求1所述的河流流量监测系统，其特征在于，所述水位监测设备还包括用于支撑所述水井管的若干支撑杆，各所述支撑杆的一端与所述水井管固定相连，另一端安装于所述河流的侧壁上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510136293.0A CN104729605A (zh) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | 河流流量监测系统及其水位流量标定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510136293.0A CN104729605A (zh) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | 河流流量监测系统及其水位流量标定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104729605A true CN104729605A (zh) | 2015-06-24 |
Family
ID=53453715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510136293.0A Pending CN104729605A (zh) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | 河流流量监测系统及其水位流量标定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104729605A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105156862A (zh) * | 2015-09-30 | 2015-12-16 | 成都源溢科技有限公司 | 一种可调式河道流量计固定支架 |
| CN105806434A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-27 | 山东善思明科技发展有限公司 | 一种明渠流量测量系统 |
| CN107656468A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-02-02 | 深圳市盛路物联通讯技术有限公司 | 一种监控处理方法及相关设备 |
| CN107990952A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-04 | 重庆智能水表集团有限公司 | 流量仪表瞬时流量的处理方法及流量仪表 |
| CN111323088A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-23 | 武汉大学 | 一种地下排水暗管的流量监测方法 |
| CN111693982A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-22 | 成都万江港利科技股份有限公司 | 一种雷达测速ai算法 |
| CN112648977A (zh) * | 2020-09-07 | 2021-04-13 | 南京宁水软件科技有限公司 | 一种基于视频的河流流量在线测流方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1110401A (zh) * | 1993-12-31 | 1995-10-18 | 长治市水利局 | 灌区配水口量水的率定方法及其装置 |
| CN102944266A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-02-27 | 河海大学 | 一种基于水位流量关系的明渠量水计 |
| CN103292873A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-09-11 | 广东省水利水电科学研究院 | 一种取水计量校准方法 |
-
2015
- 2015-03-26 CN CN201510136293.0A patent/CN104729605A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1110401A (zh) * | 1993-12-31 | 1995-10-18 | 长治市水利局 | 灌区配水口量水的率定方法及其装置 |
| CN102944266A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-02-27 | 河海大学 | 一种基于水位流量关系的明渠量水计 |
| CN103292873A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-09-11 | 广东省水利水电科学研究院 | 一种取水计量校准方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105156862A (zh) * | 2015-09-30 | 2015-12-16 | 成都源溢科技有限公司 | 一种可调式河道流量计固定支架 |
| CN105806434A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-27 | 山东善思明科技发展有限公司 | 一种明渠流量测量系统 |
| CN107656468A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-02-02 | 深圳市盛路物联通讯技术有限公司 | 一种监控处理方法及相关设备 |
| CN107656468B (zh) * | 2017-08-31 | 2020-05-19 | 深圳市盛路物联通讯技术有限公司 | 基于物联网的河流边境线监控的方法及服务器 |
| CN107990952A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-04 | 重庆智能水表集团有限公司 | 流量仪表瞬时流量的处理方法及流量仪表 |
| CN111323088A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-23 | 武汉大学 | 一种地下排水暗管的流量监测方法 |
| CN111693982A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-22 | 成都万江港利科技股份有限公司 | 一种雷达测速ai算法 |
| CN111693982B (zh) * | 2020-06-09 | 2023-09-12 | 成都万江港利科技股份有限公司 | 一种雷达测速ai算法 |
| CN112648977A (zh) * | 2020-09-07 | 2021-04-13 | 南京宁水软件科技有限公司 | 一种基于视频的河流流量在线测流方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104729605A (zh) | 河流流量监测系统及其水位流量标定方法 | |
| CN107490410A (zh) | 一种基于代表垂线点流速测量高洪的非接触式测流方法 | |
| CN108254032A (zh) | 河流超声波时差法流量计算方法 | |
| CN111289768B (zh) | 一种柔性电子水尺及采用该水尺测流速的方法 | |
| CN1970990A (zh) | 石油钻井返出流量测量方法与装置 | |
| Gunawan et al. | Assessing and Testing Hydrokinetic Turbine Performance and Effects on Open Channel Hydrodynamics: An Irrigation Canal Case Study. | |
| CN105205215B (zh) | 一种计算不同状态挺水植被水流阻力的方法 | |
| CN201867228U (zh) | 浮子式量水堰仪 | |
| CN103983323B (zh) | 水电站水位测量方法和水电站水位监测系统 | |
| CN113624210A (zh) | 一种水文监测装置 | |
| CN113738560A (zh) | 一种排水管道自发电流量液位检测一体化无线装置及方法 | |
| CN108387277A (zh) | 灌区一体化水位流量无线测量方法及装置 | |
| CN112305261A (zh) | 一种垂线平均流速测量方法 | |
| CN207881798U (zh) | 一种浮子水位计 | |
| CN201615910U (zh) | 一种双杆潮汐流速测量装置 | |
| JP2006226754A (ja) | 河川流量観測システム | |
| CN107655539B (zh) | 水位监测方法与系统 | |
| CN201615909U (zh) | 一种单杆潮汐流速测量装置 | |
| CN212483615U (zh) | 一种免安装测量城市管网与自然水系中流速流量测量装置 | |
| CN201149506Y (zh) | 滑动电阻式浮子液位计 | |
| Kumar et al. | Experiences in discharge measurements at Small Hydropower Stations in India | |
| CN208254600U (zh) | 一种浮子水位计稳定装置 | |
| CN1415942A (zh) | 分层注水井连续流量检测方法 | |
| JP2009168464A (ja) | 汚染監視システム及び方法 | |
| CN104280076A (zh) | 一种高精度的大口径涡街流量计 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150624 |