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! p' w" H0 y$ ]0 F% K ~ 随着工农业生产和生活用水量的增加，水资源供需矛盾日益尖锐，计划用水和水量调配工作显得越来越重要，很多场合都需要能够迅速、准确地测量明渠断面流量。
6 d5 s# ~. S) x, g" Y5 n7 s- A
3 f" H: d! [4 ]* |- ]' X( _9 b5 V& s 目前，国内外研究水流流量的方法主要有：垂直多普勒法、流速面积法、雷达波桥测、曲线率定法、遥感测量法、控制断面法等。流速面积法是通过将水流断面分割，采用局部测量求和的方式获得整体流量。
- s( k6 W1 ~) y, m! e 一、水断面流量基础公式9 f* T# l, o9 t h, Y
在某一给定的瞬间，水流流经过水断面的水量为：
5 R: p+ |+ C' Z7 a & K# P2 O% A% ]" F& V
式中：v表示垂直于面积元ds的流速分量；V=v(x,y)；积分域包括整个过水断面面积，上式可以变换如下：
2 {; O z H2 T9 {- t
2 |: `1 R& A2 J, |+ f* [8 j
9 x" W1 A, t3 U2 M, [8 B k7 \0 M* O 二、流速面积法基本原理
( y5 P, E5 Y0 q5 m/ J 流速面积法就是基于明渠断面流速分布经验公式，测得断面某点流速及断面水位和渠底泥位后，通过计算获得断面流量。其基本原理是：将断面细分为多个分区（如下图所示），测得断面某一点（布置流速仪后，该点绝对位置即已固定）处的流速及断面水位和渠底泥位后，根据断面垂线流速分布律及测点位置、测点流速和水深值，得到流速测点所在垂线的平均流速，根据垂线平均流速的横向分布律得到各分区中垂线平均流速，各分区的平均流速由分区中垂线平均流速代替，求得各分区流量后求和得断面总流量。
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3 d K: q u+ d4 H( y2 S 三、流速面积法计算公式
6 I6 a6 ?1 e8 } 应用流速面积法测量明渠断面流量时，按上述基本原理，先将明渠断面等分为n个分区，然后通过计算各个分区的流量，并进行求和得到明渠断面的总流量。其流量计算公式为：
! k% u% E4 u% {3 Q2 O
7 G. \7 k( Q0 o4 z" V7 D 式中：△Si为第i个分区的面积；B为水面宽度；Hm为断面中垂线处的水深；Vi为第i个分区中垂线的等效平均流速（对矩形断面明渠，其值为分区中垂线平均流速；对梯形断面明渠，其值为分区中垂线平均流速的H/Hm倍，Hi为明渠第i个分区中垂线处的水深），对矩形和梯形断面明渠，Vi分别按截面积流速计算公式求出。 7 j4 d! ~2 ^: A$ Y
四、流速面积法实测明渠断面流量
3 Q1 q! x4 ]' H+ U! q$ g+ _ 实测明渠断面流量根据流速面积法得到。根据实测点流速计算实测断面流量的过程中，这里采用的是我国规范的方法—平均分割法。该方法先以测速垂线作为划分子区域的界线，将明渠断面划分为几个子区域，再根据实测流速及水深，计算各子区域的断面面积、平均流速及流量，然后将各子区域的流量进行求和得到的。断面流量Q的计算公式可表示为：
4 X4 a/ T+ ]+ S' C A7 K ; X# r+ C5 y5 \, B/ V- ]- K7 O
式中：hi为第i条测速垂线处的水深；Vi为第i条测速垂线的垂线平均流速；△Zi为第i-1条与第i条测速垂线之间的水平距离。
# z( }& X/ S. y% q1 x% W9 _9 G - ~9 q3 C5 D% Z1 C G
其中，Qi表示流量计测量的瞬时流量值，△t表示RTU读取流量计瞬时流量值的测量时间间隔。
% E! ~; z$ _2 o2 J 五、流速测量设备
; a5 u: C/ [( g# |6 H7 |( n3 h8 S 流速面积法可使用声学多普勒流量计测量流速。声学多普勒流量计是一款接触式声学多普勒测流设备，尤其适用于浊度大于20mg/L的流体流量测量。具有微功耗、高精度、宽量程等特点，操作简便，可同时检测流量、流速、水位、水温、剩余电量、电压等多种参数，能够很好的满足用户对于产品高精度和高稳定性的需求。具体技术特点如下：
/ K. ]; X$ d' [: Q1 s2 R" W9 ` （1）断面流速测量： ! h0 g$ R& C" A# }; k
超声波探头的测量截面为椭圆形，覆盖不同纵深的流速，更接近于断面流速；
1 A0 H8 e; u8 d5 S* ]& q （2）测量精度高：
/ L3 p7 X- u5 V& F 选带傅里叶变换(Zoom-FFT)算法保证测量结果稳定并具有毫米级别的速度分辨率； ) e0 j. d4 T7 G4 o
（3）结构设计独特：
" x5 S! M, L- {* \/ { 通过专利保护的结构设计有效防止淤泥堵塞关键测量部位，减少流量计的维护； ; D1 T7 E1 \; b$ C6 x! l9 m& A
（4）低功耗设计：
" t/ X$ x- S0 [% B1 z 嵌入式软硬件整体低功耗设计、先进的电源管理策略及科学的工作模式切换； ) u+ w# G! h1 `& x9 F
（5）应用场景广：
# Y, ?3 V: L* ]; x' ]$ R1 z% S 浊度大于20mg/L的满管和非满管流量测量均可，通过选用宏电相关配件可扩展支持淤积监测功能； 5 Q0 |9 X3 i; r% [$ ]
（6）防护等级高：
) c2 H, v2 }8 t) y# k) g IP68防水防尘等级，可满足各种不同应用场合；
% O" f9 }' _. a$ L5 ? （7）电路异常保护：
( }8 W; G) W3 e8 k; I: T4 a4 T' A! A 有过电压保护、浪涌电压保护及电源极性反接保护，避免操作失误引起的电气损坏。
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, U+ t4 R: o( B) f( y! W8 Z. i! l) @* y! C: M+ l5 r
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. z! G X# d S: N2 `. U$ r: T5 K# K: A5 M7 W, } x
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