CN114118178B - 一种排水水体流速分布的测量方法 - Google Patents

一种排水水体流速分布的测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种排水水体流速分布的测量方法，包括以下步骤：处理器通讯连接并控制超声波发射电路和超声波发射传感器发送连续的超声正弦波信号，同时处理器通讯连接并控制超声波接收电路和超声波接收传感器采集M个离散超声回波信号点；处理器对所述离散超声回波信号依次进行调制处理、低通滤波处理、快速傅里叶变换、取模操作、平滑处理和权重分析，得到速度信号的权重平均流速和流速方差；得出断面分布平均流速与表层平均流速的关系表、断面分布平均流速标准差与表层平均流速的关系表；所述权重平均流速对应断面分布平均流速，流速方差对应断面分布平均流速标准差，分别插入式查询上述关系表，确定流速断面分布图。

Description

一种排水水体流速分布的测量方法
技术领域
本发明属于给排水流速测量技术领域，具体涉及一种排水水体流速分布的测量方法。
背景技术
随着科学技术的发展，人们对雨水、污水、中水、河道、湖泊、道路等市政与水利领域的流速液位监测需求越来越大。近些年，我国多个城市在每年雨季都会发生内涝事件，呈现了发生范围广、积水深度大、积水时间长的特点。要解决和应对城市内涝问题，一方面要靠工程措施，通过规划设计提高标准，完善城市排水防涝系统，并对城市地表的不透水地表进行控制，减少源头径流产生量，增加下游受纳水体的蓄排能力；另一方面要靠管理措施，建立排水监测与预警系统，为政府部门提供排水系统运行的动态监测数据，为大众出行提供精细化的及时预警预报信息，以便科学有效应对不同程度的城市内涝事件。
目前，现有的监测排水系统流速分布的技术存在以下缺点：
1.现有排水水体流速分布计算方法采用时差法计算断面层流速，流速分层传感器采用单个换能器发波收波的方式，存在回波信号点计算误差大，并且水中声速分布不均匀，从而造成分布流速计算误差大，准确度较低；
2.现有排水水体流速分布计算方法采用脉冲波发波方式，存在发波能量分布不均匀，发波能量值小，低流速层分辨率低或者低流速层测试不到的缺点；
3.脉冲波发波方式的测量方法，超声波换能器采用单发单收的模式，通常单个换能器发送M周期的正弦波信号，然后在发波结束后，采集一组连续的回波信号，由于发波的同时采集的信号没有方法区分是回波还是发波信号，或者在传感器发波的时候采集的原始信号没有用，所以存在传感器正上方一段距离有测量盲区的现象，存在测量传感器表面层流速分层测试不到的情况，传感器表面分层流速测量盲区较大；
4.脉冲波发波方式的测量方法，存在传感器体积大，传感器本身的体积影响排水管网流速分布情况，造成流速分层测量的数据准确率低，测量误差大。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种排水水体流速分布的测量方法，包括以下步骤：
S100：对预先采集的排水水体的离散超声回波信号进行调制处理和低通滤波处理，得到低频信号；
S200：对所述低频信号进行快速傅里叶变换，得到断面速度频谱信号；
S300：对所述断面速度频谱信号依次进行取模操作、平滑处理和权重分析，得到速度信号的权重平均流速Eavg和流速方差Fstd；
S400：根据标准水体层流速公式，得出断面分布平均流速与表层平均流速的关系，得出断面分布平均流速标准差与表层平均流速的关系，所述标准水体层流速公式代表了断面分布平均流速与表层平均流速的关系；
S500：步骤S300得到的速度信号的权重平均流速Eavg对应断面分布平均流速，流速方差Fstd对应断面分布平均流速标准差，分别插入式查询步骤S400得到的断面分布平均流速、断面分布平均流速标准差与表层平均流速的关系，得到表层平均流速并代入所述标准水体层流速公式，确定不同层深对应的平均流速，进而确定流速的断面分布。
可选的，步骤S100具体包括：
（1）处理器通讯连接并控制超声波发射电路和超声波发射传感器发送连续的超声正弦波信号，同时处理器通讯连接并控制超声波接收电路和超声波接收传感器采集M个离散超声回波信号点；
（2）处理器对所述离散超声回波信号依次进行调制处理和低通滤波处理，得到低频信号。
进一步可选的，所述连续的超声正弦波信号记作Oi，i=1,2,3,4……409600，其固有频率为1Mhz，所述离散超声回波信号的采样频率为4Mhz。
优选的，所述M的取值为409600，所述离散超声回波信号记作Si，i=1,2,3,4……409600。
可选的，步骤（2）中，处理器对所述离散超声回波信号Si进行调制处理，调制信号为所述连续的超声正弦波信号Oi，得到M点个的调制信号记作Ai，i=1,2,3,4……409600，
Ai=Si×Oi
步骤（2）中，处理器对调制信号进行低通滤波处理，具体为：
（i）处理器对M点个的调制信号Ai进行低通滤波处理，得到M点个的低频信号记作Li，i=1,2,3,4……409600；Li=LowPass（Ai），i=1,2,3,4……409600；
（ii）处理器对M点个的低频信号Li进行降频处理，从4Mhz频率降到40Khz的采样频率，得到n个低频信号记作LSn，n=1,2,3,4……4096，其中，LSn由下式得到：
Figure 722943DEST_PATH_IMAGE001
。
可选的，步骤S200中，处理器对所述n个低频信号LSn进行快速傅里叶变换，得到断面速度频谱信号，并将n个断面速度频谱信号记作Fn，n=1,2,3,4……4096，其中，Fn由下式得到：
Fn=fft（LSn）。
可选的，步骤S300中，由于n个断面速度频谱信号Fn的前一半信号与后一半信号基本相等，本发明分析选取所述断面速度频谱信号Fn的前一半数据进行取模操作，所述取模操作具体为：所述断面速度频谱信号Fn的数值为复数，复数为Fn=a+bi（a,b∈实数），求模操作公式如下：
Figure 967979DEST_PATH_IMAGE002
得到n’个断面流速不规则权重信号记作Fan’，n’=1,2,3,4……2048。
可选的，步骤S300中，所述平滑处理具体为：排水断面流速为连续性的，处理器对所述断面流速不规则权重信号Fan’进行加窗降幅平滑处理，得到断面流速权重信号记作FWx，x=1,2,3,4……2048，
所述加窗降幅平滑处理及确定FWx的公式如下：
Figure 810033DEST_PATH_IMAGE004
可选的，步骤S300中，所述权重分析具体为：
（3）根据所述断面流速权重信号FWx，利用以下公式确定断面分布流速门限阈值Ag，以判断该速度点n’的权重信号是速度信号，还是噪声信号，
Figure 96920DEST_PATH_IMAGE005
其中，max(FWx)为FWx中的最大幅值信号，min(FWx)为FWx中的最小幅值信号；
当所述断面流速不规则权重信号Fan’大于所述门限阈值Ag时，该速度点为速度信号；当所述断面流速不规则权重信号Fan’不大于所述门限阈值Ag时，该速度点为噪音信号；
（4）利用以下公式和Ag值，确定所述断面流速不规则权重信号Fan’中大于所述门限阈值Ag的速度点的权重平均流速Favg，即选取断面分布流速点中大于门限阈值Ag的速度点，确定权重平均流速，
Figure 239189DEST_PATH_IMAGE006
上式中的Fan’要求均大于Ag；
（5）利用以下公式和Ag值，确定所述断面流速不规则权重信号Fan’中大于所述门限阈值Ag的速度点的权重平均流速Eavg，即选取断面分布流速点中大于门限阈值Ag的速度点，确定权重平均流速，
Figure 327230DEST_PATH_IMAGE007
上式中的Fan’要求均大于Ag；
（6）利用以下公式、Ag值、权重平均流速Eavg和权重平均流速Favg，确定所述断面流速不规则权重信号Fan’中大于所述门限阈值Ag的速度点的流速方差Fstd，即选取断面分布流速点中大于门限阈值Ag的速度点，确定流速方差，
Figure 158045DEST_PATH_IMAGE008
上式中的Fan’要求均大于Ag；
可选的，步骤S400中，将排水水体流层平均流速分布规律与纵向垂直流层平均流速分布规律结合，利用双幂律模拟流层平均流速分布，得到所述标准水体层流速公式，如下式：
Figure 684842DEST_PATH_IMAGE009
其中，Uj为第j层的平均流速，m/s；Uj0为表层平均流速，m/s；y为流层距离渠底的距离，也就是层深，m；h为渠道中心的水深，也就是总水深，m；a，b，c为待定系数，与水流强度有关。
进一步可选的，当测量环境的渠道中心的水深h为0.5m，表层平均流速Uj0>0.22m/s且Uj0<0.88m/s时，a=3.803，b=1.346，c=0.326，代入标准水体层流速公式，如下：
Figure 743933DEST_PATH_IMAGE010
排水管网系统的压力传感器测试得到h为0.5m，上述参数条件对绝大多数排水管网系统均适用。
断面分布平均流速Uavg由下式确定：
Figure 301079DEST_PATH_IMAGE011
由上式得到：Uavg=0.9998×Uj0，
断面分布平均流速标准差由下式确定：
Figure 383304DEST_PATH_IMAGE012
由上式得到：断面分布平均流速标准差=0.554×Uj0，
经过上式计算，得到断面分布平均流速Uavg与表面平均流速的关系如下表1：
表1 断面分布平均流速与表面平均流速的关系表
序号 断面分布平均流速Uavg 表层流速U<sub>j0</sub>
1 0.219956 0.22
2 0.239952 0.24
3 0.259948 0.26
4 0.279944 0.28
5 0.299940 0.30
6 0.319936 0.32
7 0.339932 0.34
8 0.359928 0.36
9 0.379924 0.38
10 0.399920 0.40
11 0.419916 0.42
12 0.439912 0.44
13 0.459908 0.46
14 0.479904 0.48
15 0.499900 0.50
16 0.519896 0.52
17 0.539892 0.54
18 0.559888 0.56
19 0.579884 0.58
20 0.599880 0.60
21 0.619876 0.62
22 0.639872 0.64
23 0.659868 0.66
24 0.679864 0.68
25 0.699860 0.70
26 0.719856 0.72
27 0.739852 0.74
28 0.759848 0.76
29 0.779844 0.78
30 0.799840 0.80
31 0.819836 0.82
32 0.839832 0.84
33 0.859828 0.86
34 0.879824 0.88
经过上式计算和表1数据，断面分布平均流速标准差与表面平均流速的关系如下表2：
表2 断面分布平均流速标准差与表面平均流速的关系表
序号 断面分布平均流速标准差 表层流速U<sub>j0</sub>
1 0.12188 0.22
2 0.13296 0.24
3 0.14404 0.26
4 0.15512 0.28
5 0.16620 0.30
6 0.17728 0.32
7 0.18836 0.34
8 0.19944 0.36
9 0.21052 0.38
10 0.22160 0.40
11 0.23268 0.42
12 0.24376 0.44
13 0.25484 0.46
14 0.26592 0.48
15 0.27700 0.50
16 0.28808 0.52
17 0.29916 0.54
18 0.31024 0.56
19 0.32132 0.58
20 0.33240 0.60
21 0.34348 0.62
22 0.35456 0.64
23 0.36564 0.66
24 0.37672 0.68
25 0.38780 0.70
26 0.39888 0.72
27 0.40996 0.74
28 0.42104 0.76
29 0.43212 0.78
30 0.44320 0.80
31 0.45428 0.82
32 0.46536 0.84
33 0.47644 0.86
34 0.48752 0.88
可选的，步骤S500中，步骤S300得到的速度信号的权重平均流速Eavg对应断面分布平均流速，流速方差Fstd对应断面分布平均流速标准差，分别插入式查询步骤S400得到的关系表1和关系表2，所得的结果分别乘以0.5的系数，得到如Uj0值，如下式：
Figure 385895DEST_PATH_IMAGE013
其中，Tuio1(Eavg)为根据权重平均流速Eavg查询步骤S400得到的关系表1，求得流体表层流速；Tuio2(Fstd)为根据流速方差Fstd查询步骤S400得到的关系表2，求得流体表层流速；
将上式计算得到的Uj0值代入步骤S400的公式，确定不同层深对应的第j层的平均流速，确定流速断面分布图。
本发明所述测量方法具有以下有益效果：
1.本发明采用连续波多普勒测量方式，与真实排水管网流速分布模型基本一致，流速分布计算误差小，准确度较高；
2.连续波发波能量分布均匀，发波能量值大，信号强度高，可以更好接收低流速层的回波，具有高流速层和低流速层都可以测的特点；并且整个发波周期对于水体杂质少、水体流速慢的测量液体，仍有回波信号；
3.采用收发分开（超声波发射传感器和超声波接收传感器）的测量方式，在发送信号时，仍能接收到排水水体的回波信号，扫描整个排水管网的断面流速，在计算排水水体流速分布时候没有流速盲区层；
4.传感器体积小，并且采用流线型设计，传感器本身对排水管网流速分布影响小，对整个流速分层测量的数据准确率更高，测量误更小，数据更真实。
附图说明
图1为一种排水水体流速分布的测量方法的流程图；
图2为所述测量方法的装置图；
图3为断面流速不规则权重信号Fan’进行加窗降幅平滑处理后的效果图；
图4为步骤S500的公式的每个流速层与表层流速的关系图；
图5为实施例的数据拟合得到的液位与表层流速关系图；
图6为实施例的数据拟合得到的液位与表层流速热图；
图7为所述连续的超声正弦波信号Oi的前128个点的幅值；
图8为所述离散超声回波信号Si的前128个点的幅值。
具体实施方式
本实施例提供了一种排水水体流速分布的测量方法，如图1所示，包括以下步骤：
S100：如图2所示，处理器通讯连接并控制超声波发射电路和超声波发射传感器发送连续的超声正弦波信号，同时处理器通讯连接并控制超声波接收电路和超声波接收传感器采集M个离散超声回波信号点；
可选的，所述连续的超声正弦波信号记作Oi，i=1,2,3,4……409600，如图7所示，其固有频率为1Mhz，所述离散超声回波信号的频率为4Mhz。
优选的，步骤S100中，M的取值为409600，所述离散超声回波信号记作Si，i=1,2,3,4……409600，如图8所示。
S200：对所述离散超声回波信号Si进行调制处理，调制信号为所述连续的超声正弦波信号Oi，得到M点个的调制信号记作Ai，i=1,2,3,4……409600，
Ai=Si×Oi
再对M点个的调制信号进行低通滤波处理，具体为：
（1）处理器对M点个的调制信号Ai进行低通滤波处理，得到M点个的低频信号记作Li，i=1,2,3,4……409600；Li=LowPass（Ai），i=1,2,3,4……409600；
（2）处理器对M点个的低频信号Li进行降频处理，从4Mhz频率降到40Khz的采样频率，得到n个低频信号记作LSn，n=1,2,3,4……4096，其中，LSn由下式得到：
Figure 237177DEST_PATH_IMAGE001
。
S300：对所述低频信号LSn进行快速傅里叶变换，得到断面速度频谱信号，并将n个断面速度频谱信号记作Fn，n=1,2,3,4……4096，其中，Fn由下式得到：
Fn=fft（LSn）。
S400：对所述断面速度频谱信号依次进行取模操作、平滑处理和权重分析，得到速度信号的权重平均流速Eavg和流速方差Fstd；
可选的，步骤S400中，由于n个断面速度频谱信号Fn的前一半信号与后一半信号基本相等，本发明分析选取所述断面速度频谱信号Fn的前一半数据进行取模操作，所述取模操作具体为：所述断面速度频谱信号Fn的数值为复数，复数为Fn=a+bi（a,b∈实数），求模操作公式如下：
Figure 558699DEST_PATH_IMAGE002
得到n’个断面流速不规则权重信号记作Fan’，n’=1,2,3,4……2048。
可选的，步骤S400中，所述平滑处理具体为：排水断面流速为连续性的，处理器对所述断面流速不规则权重信号Fan’进行加窗降幅平滑处理，得到断面流速权重信号记作FWx，x=1,2,3,4……2048，
所述加窗降幅平滑处理及确定FWx的确定公式如下：
Figure 862641DEST_PATH_IMAGE015
图3为断面流速不规则权重信号Fan’进行加窗降幅平滑处理后的效果图。
可选的，步骤S400中，所述权重分析具体为：
（3）根据所述断面流速权重信号FWx，利用以下公式确定断面分布流速门限阈值Ag，以判断该速度点n’的权重信号是速度信号，还是噪声信号，
Figure 200082DEST_PATH_IMAGE016
其中，max(FWx)为FWx中的最大幅值信号，min(FWx)为FWx中的最小幅值信号；
当所述断面流速不规则权重信号Fan’大于所述门限阈值Ag时，该速度点为速度信号；当所述断面流速不规则权重信号Fan’不大于所述门限阈值Ag时，该速度点为噪音信号；
（4）利用以下公式和Ag值，确定所述断面流速不规则权重信号Fan’中大于所述门限阈值Ag的速度点的权重平均流速Favg，即选取断面分布流速点中大于门限阈值Ag的速度点，确定权重平均流速，
Figure 672914DEST_PATH_IMAGE006
上式中的Fan’要求均大于Ag；
（5）利用以下公式和Ag值，确定所述断面流速不规则权重信号Fan’中大于所述门限阈值Ag的速度点的权重平均流速Eavg，即选取断面分布流速点中大于门限阈值Ag的速度点，确定权重平均流速，
Figure 273659DEST_PATH_IMAGE007
上式中的Fan’要求均大于Ag；
（6）利用以下公式、Ag值、权重平均流速Eavg和权重平均流速Favg，确定所述断面流速不规则权重信号Fan’中大于所述门限阈值Ag的速度点的流速方差Fstd，即选取断面分布流速点中大于门限阈值Ag的速度点，确定流速方差，
Figure 64898DEST_PATH_IMAGE008
上式中的Fan’要求均大于Ag；
S500：根据标准水体层流速公式，所述标准水体层流速公式代表了断面分布平均流速与表层平均流速的关系，得出断面分布平均流速与表层平均流速的关系表1，断面分布平均流速标准差与表层平均流速的关系表2；
将排水水体流层平均流速分布规律与纵向垂直流层平均流速分布规律结合，利用双幂律模拟流层平均流速分布，如下式：
Figure 471608DEST_PATH_IMAGE009
其中，Uj为第j层的平均流速，m/s；Uj0为表层平均流速，m/s；y为流层距离渠底的距离，也就是层深，m；h为渠道中心的水深，也就是总水深，m；a，b，c为待定系数，与水流强度有关。
可选的，步骤S500中，当测量环境的渠道中心的水深h为0.5m，表层平均流速Uj0>0.22m/s且Uj0<0.88m/s时，a=3.803，b=1.346，c=0.326，代入标准水体层流速公式，如下：
Figure 533368DEST_PATH_IMAGE010
排水管网系统的压力传感器测试得到h为0.5m，上述参数条件对绝大多数排水管网系统均适用。
得到每个流速层与表层的流速，如图4所示。
断面分布平均流速Uavg由下式确定：
Figure 695228DEST_PATH_IMAGE011
由上式得到：Uavg=0.9998×Uj0，
断面分布平均流速标准差由下式确定：
Figure 973762DEST_PATH_IMAGE017
由上式得到：断面分布平均流速标准差=0.554×Uj0，
经过上式计算，得到断面分布平均流速Uavg与表面平均流速的关系如发明内容中的表1；经过上式计算和表1数据，断面分布平均流速标准差与表面平均流速的关系如发明内容中的表2。
S600：步骤S400得到的速度信号的权重平均流速（Eavg=0.591m/s）对应断面分布平均流速，流速方差（Fstd=0.335）对应断面分布平均流速标准差，分别插入式查询步骤S500得到的关系表1和关系表2，所得的结果分别乘以0.5的系数，得到如Uj0值，如下式：
Figure 420049DEST_PATH_IMAGE018
其中，Tuio1(Eavg)为根据权重平均流速Eavg查询步骤S500得到的关系表1，求得流体表层流速；Tuio2(Fstd)为根据流速方差Fstd查询步骤S500得到的关系表2，求得流体表层流速；
得到上式：Uj0=0.6×0.5+0.6×0.5=0.6m/s
将上式计算得到的Uj0值代入步骤S500的公式，确定不同层深对应的第j层的平均流速，确定流速的断面分布，即液位与表层流速的关系如图5所示，液位与表层流速关系热图如图6所示。
图5与图4比较，可知，本发明所述的测量方法得到的液位与表层流速的关系图与步骤S500的原公式得到的液位与表层流速的关系图趋势一致，拟合效果较好。

Claims (4)

1.一种排水水体流速分布的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100：对预先采集的排水水体的离散超声回波信号进行调制处理和低通滤波处理，得到低频信号；
S200：对所述低频信号进行快速傅里叶变换，得到断面速度频谱信号；
S300：对所述断面速度频谱信号依次进行取模操作、平滑处理和权重分析，得到速度信号的Eavg和流速方差Fstd；
S400：根据标准水体层流速公式，得出断面分布平均流速与表层平均流速的关系，得出断面分布平均流速标准差与表层平均流速的关系，所述标准水体层流速公式代表了断面分布平均流速与表层平均流速的关系；
S500：步骤S300得到的速度信号的Eavg对应断面分布平均流速，流速方差Fstd对应断面分布平均流速标准差，分别插入式查询步骤S400得到的断面分布平均流速、断面分布平均流速标准差与表层平均流速的关系，得到表层平均流速并代入所述标准水体层流速公式，确定不同层深对应的平均流速，进而确定流速的断面分布；
步骤S100具体包括：
（1）处理器通讯连接并控制超声波发射电路和超声波发射传感器发送连续的超声正弦波信号，同时处理器通讯连接并控制超声波接收电路和超声波接收传感器采集M个离散超声回波信号点；
（2）处理器对所述离散超声回波信号依次进行调制处理和低通滤波处理，得到低频信号；
所述连续的超声正弦波信号记作Oi，i=1,2,3,4……409600，其固有频率为1Mhz，所述离散超声回波信号的采样频率为4Mhz；
M的取值为409600，所述离散超声回波信号记作Si，i=1,2,3,4……409600；
步骤（2）中，处理器对所述离散超声回波信号Si进行调制处理，调制信号为所述连续的超声正弦波信号Oi，得到M点个的调制信号记作Ai，i=1,2,3,4……409600；
所述处理器对调制信号进行低通滤波处理，具体为：
（i）处理器对M点个的调制信号Ai进行低通滤波处理，得到M点个的低频信号记作Li，i=1,2,3,4……409600；
（ii）处理器对M点个的低频信号Li进行降频处理，从4Mhz频率降到40Khz的采样频率，得到n个低频信号记作LSn，n=1,2,3,4……4096，其中，LSn由下式得到：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤S200中，处理器对所述n个低频信号LSn进行快速傅里叶变换，得到断面速度频谱信号，并将n个断面速度频谱信号记作Fn，n=1,2,3,4……4096，其中，Fn由下式得到：
Fn=fft（LSn）；
步骤S300中，分析选取所述断面速度频谱信号Fn的前一半数据进行取模操作，所述取模操作为具体为：所述断面速度频谱信号Fn的数值为复数，复数为Fn=a+bi，a,b∈实数，求模操作公式如下：
Figure 969153DEST_PATH_IMAGE002
；
得到n’个速度点对应的断面流速不规则权重信号记作Fan’，n’=1,2,3,4……2048；
步骤S300中，所述平滑处理具体为：排水断面流速为连续性的，处理器对所述断面流速不规则权重信号Fan’进行加窗降幅平滑处理，得到断面流速权重信号记作FWx，x=1,2,3,4……2048；
所述权重分析具体为：
（3）根据所述断面流速权重信号FWx，利用以下公式确定断面分布流速门限阈值Ag，以判断该速度点n’的权重信号是速度信号，还是噪声信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，max(FWx)为FWx中的最大幅值信号，min(FWx)为FWx中的最小幅值信号；
当所述断面流速不规则权重信号Fan’大于所述门限阈值Ag时，该速度点为速度信号；当所述断面流速不规则权重信号Fan’不大于所述门限阈值Ag时，该速度点为噪音信号；
（4）利用以下公式和Ag值，确定所述断面流速不规则权重信号Fan’中大于所述门限阈值Ag的速度点的权重平均流速Favg，即选取断面分布流速点中大于门限阈值Ag的速度点，确定权重平均流速，
Figure 759255DEST_PATH_IMAGE004
上式中的Fan’要求均大于Ag；
（5）利用以下公式和Ag值，确定所述断面流速不规则权重信号Fan’中大于所述门限阈值Ag的速度点的Eavg，即选取断面分布流速点中大于门限阈值Ag的速度点，确定权重平均流速，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
上式中的Fan’要求均大于Ag；
（6）利用以下公式、Ag值、Eavg和权重平均流速Favg，确定所述断面流速不规则权重信号Fan’中大于所述门限阈值Ag的速度点的流速方差Fstd，即选取断面分布流速点中大于门限阈值Ag的速度点，确定流速方差，
Figure 969044DEST_PATH_IMAGE006
上式中的Fan’要求均大于Ag。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤S400中，所述标准水体层流速公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中，Uj为第j层的平均流速，m/s；Uj0为表层平均流速，m/s；y为流层距离渠底的距离，也就是层深，m；h为渠道中心的水深，也就是总水深，m；a，b，c为待定系数，与水流强度有关。
3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，步骤S400中，当测量环境的渠道中心的水深h为0.5m，表层平均流速Uj0>0.22m/s且Uj0<0.88m/s时，a=3.803，b=1.346，c=0.326，流层平均流速的公式如下：
Figure 565110DEST_PATH_IMAGE008
。
4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，步骤S500中，步骤S300得到的速度信号的Eavg对应断面分布平均流速，流速方差Fstd对应断面分布平均流速标准差，分别插入式查询步骤S400得到的断面分布平均流速、断面分布平均流速标准差与表层平均流速的关系，所得的结果分别乘以0.5的系数，得到如Uj0值，再代入步骤S400的公式，确定不同层深对应的第j层的平均流速，进而确定流速断面分布图。
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