CN111397585A - 基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法 - Google Patents

基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法 Download PDF

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CN111397585A CN202010280775.4A CN202010280775A CN111397585A CN 111397585 A CN111397585 A CN 111397585A CN 202010280775 A CN202010280775 A CN 202010280775A CN 111397585 A CN111397585 A CN 111397585A
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Abstract

本发明公开了一种基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法，S1，构建渠道三断面测流环境；S2，流量监测控制器发出控制指令，控制水位监测仪在设定的监测时段Δt内按照设定的采集频率，同步采集上游侧监测断面Ls的水位数据和下游侧监测断面Lx的水位数据；S3，被监测断面Le的过流量计算：根据三断面能量守恒原理，上游侧监测断面Ls瞬时平均总能量ELS减去下游侧监测断面Lx瞬时平均总能量ELx等于被监测断面Le的平均动量变化ΔELx,同时根据渠道水流连续方程Qs=Qx=Qe，从而得到被监测断面Le在Δt时段的平均流量
Figure 767540DEST_PATH_IMAGE002
。本发明突破了传统的测流方法，消除了传统测流方式换能装置能量转换所带来的误差，不需要参数率定，具有测量精度高，安装、测流简便的优点。

Description

基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法
技术领域
本发明涉及输水明渠流量监测领域，尤其是涉及基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法。
背景技术
输水明渠流量准确监测是灌区节水的基础，目前对于输水明渠流量监测、计量的手段主要有流速面积法，其核心是监测过流断面的平均流速，测量流速的方法有电磁法、超声波(时差法)、多普勒法、建筑物测流法。对于电磁法存在难以突破大断面测流限制的不足；而多普勒法主要用于测条带流速，精度低；超声波时差法测流，所采取的多声道测流设备对现场安装要求苛刻且成本很高。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法。解决了传统测流方式存在换能装置能量转换所带来的误差问题，同时不需要参数率定，具有测量精度高、安装方便的特点。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法，包括下述步骤：
S1，构建所述渠道三断面测流环境：
在渠道内位于指定的被监测断面Le位置处的渠底安装带有水位监测仪的阻水设施，使所述阻水设施中线与所述被监测断面Le重合，设定阻水设施的上游侧边缘所处的渠道断面为上游侧监测断面Ls，设定阻水设施的下游侧边缘所处的渠道断面为下游侧监测断面Lx；所述水位监测仪的控制接口通过线缆与流量监测控制器连接；
S2，所述流量监测控制器发出控制指令，控制所述水位监测仪在设定的监测时段Δt内按照设定的采集频率，同步采集上游侧监测断面Ls的水位数据和下游侧监测断面Lx的水位数据；计算在设定的所述监测时段Δt内上游侧监测断面Ls的平均水位hs数据、下游侧监测断面Lx的平均水位hx数据、被监测断面Le的平均过水面积
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE001
数据、上游侧监测断面Ls的平均过水面积
Figure RE-RE-464413DEST_PATH_IMAGE002
数据、下游侧监测断面Lx的平均过水面积
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE003
数据；其中，被监测断面Le的平均过水面积
Figure RE-RE-7652DEST_PATH_IMAGE004
等于上游侧监测断面Ls的平均过水面积
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE005
减去上游侧监测断面Ls的平均水位hs以下的阻水设施的阻水面积；
S3，被监测断面Le的过流量计算：
流量监测控制器根据得到的平均水位hs数据、平均水位hx数据、平均过水面积
Figure RE-RE-912023DEST_PATH_IMAGE006
数据、平均过水面积
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE007
数据和平均过水面积
Figure RE-RE-995648DEST_PATH_IMAGE008
数据，依据三断面能量守恒原理，推导了基于上述参数的Δt时段平均流量计算方法如下：
根据三断面能量守恒原理，上游侧监测断面Ls瞬时平均总能量ELS减去下游侧监测断面Lx瞬时平均总能量ELx等于被监测断面Le的平均动量变化ΔELx,其中：
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure RE-RE-934654DEST_PATH_IMAGE010
；
同时根据渠道水流连续方程Qs=Qx=Qe有：
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE011
从而得到
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE013
；
Qs :上游侧监测断面Ls在Δt 时段的平均流量；
Qx :下游侧监测断面Lx在Δt 时段的平均流量；
Qe :被监测断面Le在Δt 时段的平均流量；
m : Δt 时段流过Ls、Le、Lx三个断面水流平均质量；
Vs :上游侧监测断面Ls在Δt 时段的平均流速；
Vx :下游侧监测断面Lx在Δt 时段的平均流速；
Ve :被监测断面Le在Δt 时段的平均流速；
g-重力加速度。
所述S2中，设定的所述监测时段∆t在5秒-60秒之间选则，所述采集频率每秒2-3次，每个监测时段∆t计算一次所述上游侧监测断面Ls的平均水位hs数据和所述下游侧监测断面Lx的平均水位hx数据；在计算所述平均水位hs数据和平均水位hx数据时，分别去掉一个最大值和一个最小值后取平均值。
所述流量监测控制器包括：
基本参数输入控制模块，用于输入所述渠道参数、所述阻水设施的阻水宽度和监测控制参数并存储于存储器内；
控制模块，用于发出控制指令，控制所述水位监测仪在设定的所述监测时段Δt内按照设定的采集频率，同步采集所述上、下游侧监测断面Ls、Lx的水位，计算在设定的监测时段Δt内的所述平均水位hs、hx数据及该平均水位hs、hx下的所述被监测断面Le的平均过水面积
Figure RE-71630DEST_PATH_IMAGE014
数据、上游侧监测断面Ls的平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE015
数据、下游侧监测断面Lx的平均过水面积
Figure RE-525614DEST_PATH_IMAGE016
数据；；
瞬时流量监测计算模块，用于按照在设定的监测时段Δt内计算被监测断面Le瞬时平均流量，计算在设定的监测时间段Δt内被监测断面Le的平均流量。
所述水位监测仪为压力水位监测仪、电子水尺或非接触式水位监测仪、超声波水位监测仪、激光水位监测仪。
所述阻水设施为横截面为等腰三角形的立筒，部署于矩形渠道的渠壁，所述立筒下筒口设置有底座；立筒内设置有隔板将立筒内腔分隔为两个横截面为直角三角形的上游侧筒腔和下游侧筒腔，所述上、下游侧筒腔内分别设置有上游侧立管和下游侧立管；上游侧筒腔的迎水面、下游侧筒腔的背水面以及所述上、下游侧立管的周面分别开设有用于消除水流扰动的滤波孔；所述水位监测仪为两个压力水位监测仪，一个所述压力水位监测仪设置在上游侧立管内，用于监测所述上游侧监测断面Ls水位，另一个所述压力水位监测仪设置在下游侧立管内，用于监测所述下游侧监测断面Lx水位，两个压力水位监测仪的的控制接口分别通过线缆与所述流量监测控制器连接。
所述阻水设施为横截面为菱形结构的立筒，部署于梯型或U型渠道的中间位置，所述立筒下筒口设置有底座；立筒内设置有隔板将立筒内腔分隔为两个横截面为等腰三角形的上游侧筒腔和下游侧筒腔，所述上游侧筒腔和下游侧筒腔内分别设置有上游侧立管和下游侧立管；组成立筒的四个立板上和所述上、下游侧立管周面分别开设有用于消除水流扰动的滤波孔；所述水位监测仪为两个压力水位监测仪，一个所述压力水位监测仪设置在上游侧立管内，用于监测所述上游侧监测断面Ls水位，另一个所述压力水位监测仪设置在下游侧立管内，用于监测所述下游侧监测断面Lx水位，两个压力水位监测仪的的控制接口分别通过线缆与所述流量监测控制器连接。
本发明突破了传统的测流方法，通过安装在被监测断面位置处的所述阻水设施与渠道流体作用引起的渠道被监断面上、下游水位的变化，依据能量守恒原理及渠道连续方程进行被监测断面流量监测。消除了传统测流方式换能装置能量转换所带来的误差，不需要参数率定，具有测量精度高，安装、测流简便的优点。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
图2是本发明方法的电路控制系统框图。
图3是实施例1的阻水设施结构示意图。
图4是图3的A-A向剖面放大结构示意图。
图5是实施例1的上游侧立管（或下游侧立管）结构示意图。
图6是实施例1的阻水设施布置于矩形渠道的平面示意图。
图7是实施例1的阻水设施布置于矩形渠道的立面示意图。
图8是实施例2的阻水设施结构示意图。
图9是图8的B-B向剖面放大结构示意图。
图10是实施例2的上游侧立管（或下游侧立管）结构示意图。
图11是实施例2的阻水设施布置于梯形渠道的平面示意图。
图12是实施例2的阻水设施布置于梯形渠道的立面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1：
本发明所述基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法，如图1-7所示，现以矩形渠道为例进行描述：
S1，构建矩形渠道三断面测流环境：
S1.1在渠道内位于指定的被监测断面Le渠道侧壁上安装一个阻水设施，如图6、7所示。
如图3、4所示，阻水设施包括用于与渠道侧壁1连接的贴壁立板2，与贴壁立板2连接的迎水侧立板3和背水侧立板4；迎水侧立板3、背水侧立板4和贴壁立板2构成横截面为等腰三角形的立筒。
如图3、4、5所示，迎水侧立板3、背水侧立板4的板面上分别均布开设有用于消除水流扰动的滤波孔5.1，滤波孔5.1选择矩形竖孔结构，更易消除水流扰动。立筒下筒口设置有底座6；立筒内设置有隔板7将立筒内腔分隔为两个横截面为直角三角形的上游侧筒腔8和下游侧筒腔9，上游侧筒腔8和下游侧筒腔9内分别设置有上游侧立管10和下游侧立管11，上、下游侧立管10、11周面上分别开设有用于消除水流扰动的滤波孔5.2，滤波孔5.2选择矩形竖孔结构，更易消除水流扰动，如图；上、下游侧立管10、11的底部管体壁上分别开设有豁口12，以便渠水顺利进入上、下游侧立管10、11内。
底座6上位于上、下游侧立管10、11内分别设置有上游侧压力水位监测仪13和下游侧压力水位监测仪14，上、下游侧压力水位监测仪13、14的控制接口和电源接口分别通过线缆从立筒的上筒口引出，控制接口线缆与流量监测控制器连接。
如图2所示，所述流量监测控制器包括：基本参数输入控制模块，用于输入矩形渠道宽度、立筒阻水宽度和监测控制参数（监测时段、采集频率）并存储于存储器内；控制模块，用于发出控制指令，控制上、下游侧压力水位监测仪13、14在设定的监测时段内按照设定的采集频率，同步采集各自监测的渠道断面水位并计算设定的监测时段内的平均水位及该平均水位下的过水断面的面积； 瞬时流量监测计算模块，用于按照在设定的监测时段内计算被监测断面的平均流量。
S1.2，将立筒的底座6放置于渠底，将立筒内的隔板7与被监测断面Le重合，将贴壁立板2与渠道侧壁固定，立筒的上筒口延伸出渠道15上方；
S1.3，设定迎水侧立板3的上游侧立边16所在的断面为上游侧监测断面Ls，设定背水侧立板4的下游侧立边17所在的断面为下游侧监测断面Lx；上游侧压力水位监测仪13用于在设定的监测时段Δt内按照设定的采集频率采集上游侧监测断面Ls的水位，下游侧压力水位监测仪14用于在设定的监测时段Δt内按照设定的采集频率采集下游侧监测断面Lx的水位；
S2，所述控制模块发出控制指令，控制上、下游侧压力水位监测仪13、14在设定的监测时段Δt内按照设定的采集频率，同步采集上游侧监测断面Ls的水位数据和下游侧监测断面Lx的水位数据，计算在设定的监测时段Δt内上游侧监测断面Ls的平均水位hs数据、下游侧监测断面Lx的平均水位hx数据、被监测断面Le的平均过水面积
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE017
数据、上游侧监测断面Ls的平均过水面积
Figure RE-RE-350613DEST_PATH_IMAGE018
数据、下游侧监测断面Lx的平均过水面积
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE019
数据；其中，被监测断面Le的平均过水面积
Figure RE-RE-81809DEST_PATH_IMAGE020
等于上游侧监测断面Ls的平均过水面积
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE021
减去上游侧监测断面Ls的平均水位hs以下的立筒阻水面积（立筒阻水面积：监测断面Ls平均水位hs以下的迎水侧立板3板面垂直于渠道轴线的投影面积）；
S3，被监测断面Le的过流量计算：
控制模块将得到的平均水位hs数据、平均水位hx数据、平均过水面积
Figure RE-RE-701271DEST_PATH_IMAGE022
数据、平均过水面积
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE023
数据和平均过水面积
Figure RE-RE-580234DEST_PATH_IMAGE024
数据输出给瞬时流量监测计算模块，瞬时流量监测计算模块依据三断面能量守恒原理，推导了基于上述参数的Δt时段平均流量计算方法如下：
根据三断面能量守恒原理，上游侧监测断面Ls瞬时平均总能量ELS减去下游侧监测断面Lx瞬时平均总能量ELx等于被监测断面Le的平均动量变化ΔELx,其中：
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE025
；
Figure RE-RE-17380DEST_PATH_IMAGE026
；
同时根据渠道水流连续方程Qs=Qx=Qe有：
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE027
；
从而得到
Figure RE-RE-RE-DEST_PATH_IMAGE029
；
Qs :上游侧监测断面Ls在Δt 时段的平均流量；
Qx :下游侧监测断面Lx在Δt 时段的平均流量；
Qe :被监测断面Le在Δt 时段的平均流量；
m : Δt 时段流过Ls、Le、Lx三个断面水流平均质量；
Vs :上游侧监测断面Ls在Δt 时段的平均流速；
Vx :下游侧监测断面Lx在Δt 时段的平均流速；
Ve :被监测断面Le在Δt 时段的平均流速；
g-重力加速度。
S2中，设定的监测时段∆t在5秒-60秒之间选则，采集频率每秒2-3次，每个监测时段∆t计算一次上游侧监测断面Ls的平均水位hs数据和下游侧监测断面Lx的平均水位hx数据；在计算平均水位hs数据和平均水位hx数据时，分别去掉一个最大值和一个最小值后取平均值。
实施例2：
本发明所述基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法，如图1、2、8-12所示，现以矩形渠道为例进行描述：
S1，构建梯形渠道三断面测流环境：
S1.1在渠道1-1内位于指定的被监测断面Le渠道中线14-1上设置阻水设施，如图11、12所示。
如图8、9所示，阻水设施包括横截面为菱形结构的立筒2-1，立筒2-1下筒口设置有底座3-1，组成立筒2-1的四个立板4.1-1、4.2-1、4.3-1、4.4-1上分别开设有用于消除水流扰动的滤波孔5.1-1，滤波孔5.1-1选择矩形竖孔结构，更易消除水流扰动。
立筒2-1内设置有隔板6-1将立筒内腔分隔为两个横截面为等腰三角形的上游侧筒腔7-1和下游侧筒腔8-1，上游侧筒腔7-1和下游侧筒腔8-1内分别设置有上游侧立管9-1和下游侧立管10-1，上、下游侧立管9-1、10-1周面上分别开设有用于消除水流扰动的滤波孔5.2-1，滤波孔5.2-1选择矩形竖孔结构，更易消除水流扰动；上、下游侧立管9-1、10-1的底部管体壁上分别开设有豁口11-1，以便渠水顺利进入上、下游侧立管9-1、10-1内。底座3-1上位于上、下游侧立管9-1、10-1内分别设置有上游侧压力水位监测仪12-1和下游侧压力水位监测仪13-1，上、下游侧压力水位监测仪12-1、13-1的控制接口通过线缆从立筒2-1上筒口引出，控制接口线缆与流量监测控制器连接。
如图2所示，所述流量监测控制器包括：
基本参数输入控制模块，用于输入梯形渠道的断面尺寸数据、立筒2-1阻水宽度数据和监测控制参数并存储于存储器内；
控制模块，用于发出控制指令，控制上、下游侧压力水位监测仪12-1、13-1在设定的监测时段Δt内按照设定的采集频率，同步采集各自监测的渠道断面水位并计算设定的监测时段Δt内的平均水位及该平均水位的过水断面的面积；
瞬时流量监测计算模块，用于按照在设定的监测时段Δt内计算被监测断面瞬时平均流量，计算在设定的监测时间段Δt内所述被监测断面的平均流量。
S1.2，如图11、12所示，将立筒2-1的底座3-1固定于被监测断面Le渠道中线14-1的渠底，将立筒2-1内的隔板6-1与被监测断面Le重合，立筒2-1的上筒口延伸出渠道上方；
S1.3，设定立筒2-1的上游侧立边15-1所在的断面为上游侧监测断面Ls，设定立筒2-1的下游侧立边16-1所在的断面为下游侧监测断面Lx；上游侧压力水位监测仪12-1用于在设定的监测时段Δt内按照设定的采集频率采集上游侧监测断面Ls的水位，下游侧压力水位监测仪13-1用于在设定的监测时段Δt内按照设定的采集频率采集下游侧监测断面Lx的水位；
S2，控制模块发出控制指令，控制上、下游侧压力水位监测仪12-1、13-1在设定的监测时段Δt内按照设定的采集频率，同步采集上游侧监测断面Ls的水位数据和下游侧监测断面Lx的水位数据，计算在设定的监测时段Δt内上游侧监测断面Ls的平均水位hs数据、下游侧监测断面Lx的平均水位hx数据、被监测断面Le的平均过水面积
Figure RE-229181DEST_PATH_IMAGE030
数据、上游侧监测断面Ls的平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE031
数据、下游侧监测断面Lx的平均过水面积
Figure RE-721342DEST_PATH_IMAGE032
数据；其中，被监测断面Le的平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE033
等于上游侧监测断面Ls的平均过水面积
Figure RE-87602DEST_PATH_IMAGE034
减去上游侧监测断面Ls的平均水位hs以下的立筒2-1阻水面积，即：立筒2-1在垂直于渠道轴线方向上的投影面积；
S3，被监测断面Le的过流量计算：
控制模块将得到的平均水位hs数据、平均水位hx数据、平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE035
数据、平均过水面积
Figure RE-988824DEST_PATH_IMAGE036
数据和平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE037
数据输出给瞬时流量监测计算模块，瞬时流量监测计算模块依据三断面能量守恒原理，推导了基于上述参数的Δt时段平均流量计算方法如下：
根据三断面能量守恒原理，上游侧监测断面Ls瞬时平均总能量ELS减去下游侧监测断面Lx瞬时平均总能量ELx等于被监测断面Le的平均动量变化ΔELx,其中：
Figure RE-756929DEST_PATH_IMAGE038
；
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE039
；
同时根据渠道水流连续方程Qs=Qx=Qe有：
Figure RE-655877DEST_PATH_IMAGE040
；
从而得到
Figure RE-447115DEST_PATH_IMAGE042
；
Qs :上游侧监测断面Ls在Δt 时段的平均流量；
Qx :下游侧监测断面Lx在Δt 时段的平均流量；
Qe :被监测断面Le在Δt 时段的平均流量；
m : Δt 时段流过Ls、Le、Lx三个断面水流平均质量；
Vs :上游侧监测断面Ls在Δt 时段的平均流速；
Vx :下游侧监测断面Lx在Δt 时段的平均流速；
Ve :被监测断面Le在Δt 时段的平均流速；
g-重力加速度。
S2中，设定的监测时段∆t在5秒-60秒之间选则，采集频率每秒2-3次，每个监测时段∆t计算一次上游侧监测断面Ls的平均水位hs数据和下游侧监测断面Lx的平均水位hx数据；在计算平均水位hs数据和平均水位hx数据时，分别去掉一个最大值和一个最小值后取平均值。

Claims (6)

1.一种基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法，其特征在于：包括下述步骤：
S1，构建所述渠道三断面测流环境：
在渠道内位于指定的被监测断面Le位置处的渠底安装带有水位监测仪的阻水设施，使所述阻水设施中线与所述被监测断面Le重合，设定阻水设施的上游侧边缘所处的渠道断面为上游侧监测断面Ls，设定阻水设施的下游侧边缘所处的渠道断面为下游侧监测断面Lx；所述水位监测仪的控制接口通过线缆与流量监测控制器连接；
S2，所述流量监测控制器发出控制指令，控制所述水位监测仪在设定的监测时段Δt内按照设定的采集频率，同步采集上游侧监测断面Ls的水位数据和下游侧监测断面Lx的水位数据；计算在设定的所述监测时段Δt内上游侧监测断面Ls的平均水位hs数据、下游侧监测断面Lx的平均水位hx数据、被监测断面Le的平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE002
数据、上游侧监测断面Ls的平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE004
数据、下游侧监测断面Lx的平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE006
数据；其中，被监测断面Le的平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE008
等于上游侧监测断面Ls的平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE010
减去上游侧监测断面Ls的平均水位hs以下的阻水设施的阻水面积；
S3，被监测断面Le的过流量计算：
流量监测控制器根据得到的平均水位hs数据、平均水位hx数据、平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE012
数据、平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE014
数据和平均过水面积
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE016
数据，依据三断面能量守恒原理，推导了基于上述参数的Δt时段平均流量计算方法如下：
根据三断面能量守恒原理，上游侧监测断面Ls瞬时平均总能量ELS减去下游侧监测断面Lx瞬时平均总能量ELx等于被监测断面Le的平均动量变化ΔELx,其中：
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE020
；
同时根据渠道水流连续方程Qs=Qx=Qe有：
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE022
；
从而得到
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE024
；
Qs :上游侧监测断面Ls在Δt 时段的平均流量；
Qx :下游侧监测断面Lx在Δt 时段的平均流量；
Qe:被监测断面Le在Δt 时段的平均流量；
m : Δt 时段流过Ls、Le、Lx三个断面水流平均质量；
Vs :上游侧监测断面Ls在Δt 时段的平均流速；
Vx :下游侧监测断面Lx在Δt 时段的平均流速；
Ve:被监测断面Le在Δt 时段的平均流速；
g-重力加速度。
2.根据权利要求1所述基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法，其特征在于：
所述S2中，设定的所述监测时段∆t在5秒-60秒之间选则，所述采集频率每秒2-3次，每个监测时段∆t计算一次所述上游侧监测断面Ls的平均水位hs数据和所述下游侧监测断面Lx的平均水位hx数据；在计算所述平均水位hs数据和平均水位hx数据时，分别去掉一个最大值和一个最小值后取平均值。
3.根据权利要求1所述基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法，其特征在于：所述流量监测控制器包括：
基本参数输入控制模块，用于输入所述渠道参数、所述阻水设施的阻水宽度和监测控制参数并存储于存储器内；
控制模块，用于发出控制指令，控制所述水位监测仪在设定的所述监测时段Δt内按照设定的采集频率，同步采集所述上、下游侧监测断面Ls、Lx的水位，计算在设定的监测时段Δt内的所述平均水位hs、hx数据及该平均水位hs、hx下的所述被监测断面Le的平均过水面积
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE026
数据、上游侧监测断面Ls的平均过水面积
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE028
数据、下游侧监测断面Lx的平均过水面积
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE030
数据；；
瞬时流量监测计算模块，用于按照在设定的监测时段Δt内计算被监测断面Le瞬时平均流量，计算在设定的监测时间段Δt内被监测断面Le的平均流量。
4.根据权利要求1所述基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法，其特征在于：所述水位监测仪为水压水位监测仪或超声波水位监测仪或非接触式水位监测仪。
5.根据权利要求1所述基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法，其特征在于：所述阻水设施为横截面为等腰三角形的立筒，所述立筒下筒口设置有底座；立筒内设置有隔板将立筒内腔分隔为两个横截面为直角三角形的上游侧筒腔和下游侧筒腔，所述上、下游侧筒腔内分别设置有上游侧立管和下游侧立管；上游侧筒腔的迎水面、下游侧筒腔的背水面以及所述上、下游侧立管的周面分别开设有用于消除水流扰动的滤波孔；所述水位监测仪为两个压力水位监测仪，一个所述压力水位监测仪设置在上游侧立管内，用于监测所述上游侧监测断面Ls水位，另一个所述压力水位监测仪设置在下游侧立管内，用于监测所述下游侧监测断面Lx水位，两个压力水位监测仪的的控制接口分别通过线缆与所述流量监测控制器连接。
6.根据权利要求1所述基于能量守恒原理的输水明渠三断面测流方法，其特征在于：所述阻水设施为横截面为菱形结构的立筒，所述立筒下筒口设置有底座；立筒内设置有隔板将立筒内腔分隔为两个横截面为等腰三角形的上游侧筒腔和下游侧筒腔，所述上游侧筒腔和下游侧筒腔内分别设置有上游侧立管和下游侧立管；组成立筒的四个立板上和所述上、下游侧立管周面分别开设有用于消除水流扰动的滤波孔；所述水位监测仪为两个压力水位监测仪，一个所述压力水位监测仪设置在上游侧立管内，用于监测所述上游侧监测断面Ls水位，另一个所述压力水位监测仪设置在下游侧立管内，用于监测所述下游侧监测断面Lx水位，两个压力水位监测仪的的控制接口分别通过线缆与所述流量监测控制器连接。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115465954A (zh) * 2022-09-21 2022-12-13 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 一种水力自适应式植物立体滤墙及其水净化处理系统和净化农田排水的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101122506A (zh) * 2007-08-21 2008-02-13 四川大学 用于测量明渠取水量的量水槽
CN102116651A (zh) * 2009-12-30 2011-07-06 上海申瑞电力科技股份有限公司 无压明渠液体流动速度及流量的超声波测量方法
CN102435230A (zh) * 2011-08-26 2012-05-02 中国农业大学 三角堰坡面小区径流流量测量系统
CN102706397A (zh) * 2012-05-08 2012-10-03 东北电力科学研究院有限公司 大管径低压头水流量测量装置及方法
CN110462346A (zh) * 2017-03-23 2019-11-15 霍尼韦尔国际公司 用于使用流量限制器及上游压力测量值和下游压力测量值来产生推断性过程流量测量值的装置和方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101122506A (zh) * 2007-08-21 2008-02-13 四川大学 用于测量明渠取水量的量水槽
CN102116651A (zh) * 2009-12-30 2011-07-06 上海申瑞电力科技股份有限公司 无压明渠液体流动速度及流量的超声波测量方法
CN102435230A (zh) * 2011-08-26 2012-05-02 中国农业大学 三角堰坡面小区径流流量测量系统
CN102706397A (zh) * 2012-05-08 2012-10-03 东北电力科学研究院有限公司 大管径低压头水流量测量装置及方法
CN110462346A (zh) * 2017-03-23 2019-11-15 霍尼韦尔国际公司 用于使用流量限制器及上游压力测量值和下游压力测量值来产生推断性过程流量测量值的装置和方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115465954A (zh) * 2022-09-21 2022-12-13 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 一种水力自适应式植物立体滤墙及其水净化处理系统和净化农田排水的方法
CN115465954B (zh) * 2022-09-21 2023-08-29 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 一种水力自适应式植物立体滤墙及其水净化处理系统和净化农田排水的方法

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