CN112052425B - 人工多泥沙明渠流量自动化精确计量方法 - Google Patents

人工多泥沙明渠流量自动化精确计量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112052425B
CN112052425B CN202010897854.XA CN202010897854A CN112052425B CN 112052425 B CN112052425 B CN 112052425B CN 202010897854 A CN202010897854 A CN 202010897854A CN 112052425 B CN112052425 B CN 112052425B
Authority
CN
China
Prior art keywords
channel
flow
siltation
layer
silting
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN202010897854.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112052425A (zh
Inventor
王小远
王玉晓
郭秋歌
赵颖
张像
朱煜
王越洋
杨深
李志鹏
尹君逸
朱晓阳
郭冉
吕艳捷
刘蒙琦
王磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Information Center Of Henan Yellow River Bureau
Original Assignee
Information Center Of Henan Yellow River Bureau
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Information Center Of Henan Yellow River Bureau filed Critical Information Center Of Henan Yellow River Bureau
Priority to CN202010897854.XA priority Critical patent/CN112052425B/zh
Publication of CN112052425A publication Critical patent/CN112052425A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112052425B publication Critical patent/CN112052425B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/002—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow wherein the flow is in an open channel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

本发明公开了一种人工多泥沙明渠流量自动化精确计量方法，具体包括以下步骤：S1、判断淤积；S2、获取淤积厚度Δh；S3、去除淤积后通过分层的方式精确计量流量。本发明适用于多泥沙渠道，充分考虑淤积对流量计算的影响，能够计量渠道内的泥沙淤积厚度和去除淤积后自动化精确计量流量。

Description

人工多泥沙明渠流量自动化精确计量方法
技术领域
本发明涉及水利工程领域，尤其涉及多泥沙渠道流量自动化精确计量方法。
背景技术
目前常见的液体流量计量装置包括雷达流速仪、激光/雷达/超声波液位计，其多用于渠道流量在线自动监测中，利用上位机、线缆以及监测设备组成流速-液位测量装置，结合渠道断面形状和时间信息，通过相关理论公式，实现明渠渠道瞬时流量和累计流量的计算和监测。但针对多泥沙渠道，或者渠道淤积断面变化过快的渠道，传统的流速-液位测量装置并不能精确测量明渠流量，其存在两个问题：1.无法监测多泥沙渠道泥沙淤积变化情况和测量泥沙淤积厚度。2.无法实现多泥沙渠道泥沙淤积去除后流量自动化精确计量。
渠底系数，与渠道湿周和糙率有关，具体值通过算法拟合并与实际测量共同决定。
明渠的表层流量的计算方法是本技术领域的公知常识，具体来说，是通过渠道表面水深、和表面流速共同计算，表面流速通过趋势外推法由v1,v2,..,vn共同决定。
渠道分层要求是每一层固定间隔相同，分层数与实际渠底宽度b，分层间隔ΔH，和明渠斜坡长度l，实际水深h、边坡和渠底的夹角α相关。
计算关系为：
Figure GDA0003319404010000011
然后判断其和渠底b的关系，大于b,分层大于4，小于b,分层小于4，最多分为8层，最少分为2层。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多泥沙渠道流量自动化精确计量方法，能够计量渠道内的泥沙淤积厚度和去除淤积后自动化精确计量流量。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：多泥沙渠道流量自动化精确计量方法，其具体包括以下步骤：
S1、判断淤积是否达到预设阈值δ；
S2、获取淤积厚度Δh；
S3、去除淤积后通过分层的方式精确计量流量。
进一步，所述步骤S1中判断淤积的具体方法为：获取渠道过水断面的理论液位高度h1，利用投入式液位传感器测量渠道过水断面的实际液位高度h2，投入式液位传感器保持在淤积层上表面并垂直于流向匀速移动，当h2与h1的比值小于或等于预设阈值δ时，则判定为发生淤积，当h2与h1的比值大于预设阈值δ时，则判定为未发生淤积。
进一步，所述步骤S2中获取淤积厚度的计算公式为Δh＝h1-h2 (1)
其中h1＝Lsinα (2)
式中L为渠道边坡长度，α为边坡和渠底的夹角。
进一步，所述步骤S3中去除淤积后精确计量流量的具体步骤为：
S3-1、将过水断面分为n层，最下方为第一层；
S3-2、获取过水断面不同分层高度的实际流速v1,2,3,..,n-1,n；
S3-3、根据实际分层获取每一层上底与渠底之间的高度H1,2,3,...,n-1,n，并计算每一次分层上底的宽度B1,2,3,...,n-1,n，计算公式为
Figure GDA0003319404010000021
并计算淤积层上底边的宽度B淤积，计算公式为
Figure GDA0003319404010000022
式中s为原始渠道的边坡坡比，b为原始渠道渠底的宽度；
S3-4、根据渠道断面实际情况获取渠底系数KB；
S3-5、计算每一分层的分层流量Q1,2,3,...,n-1,n，n＝1的计算公式为
Figure GDA0003319404010000023
n≥2的计算公式为
Figure GDA0003319404010000024
同理淤积层对应的流量Q淤积对应的计算公式为
Figure GDA0003319404010000025
S3-6、去除淤积后精确计量流量的公式为Q＝Q1+Q2+...+Qn-1+Qn-Q淤积+Q表层 (8)。
进一步，对于渠道底宽b≤25m的情况，分层数为n≤4。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明适用于多泥沙渠道，充分考虑淤积对流量计算的影响，能够计量渠道内的泥沙淤积厚度和去除淤积后自动化精确计量流量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明多泥沙渠道中淤积的测量方法示意图；
图2是本发明的工作原理图；
图3是本发明的渠道分层示意图；
图4是本发明的工作流程图。
具体实施方式
本发明包括以下步骤：
S1、判断淤积是否达到预设阈值δ；
S2、获取淤积厚度Δh；
S3、去除淤积后通过分层的方式精确计量流量。
所述步骤S1中判断淤积的具体方法为：获取渠道过水断面的理论液位高度h1，利用投入式液位传感器测量渠道过水断面的实际液位高度h2，投入式液位传感器保持在淤积层上表面并垂直于流向匀速移动，当h2与h1的比值小于或等于预设阈值δ时，则判定为发生淤积，当当h2与h1的比值大于预设阈值δ时，则判定为未发生淤积。
所述步骤S2中获取淤积厚度的计算公式为Δh＝h1-h2 (1)
其中h1＝Lsinα (2)
式中L为渠道边坡长度，α为边坡和渠底的夹角。
所述步骤S3中去除淤积后精确计量流量的具体步骤为：
S3-1、将过水断面分为4层，最下方为第一层；
S3-2、获取过水断面不同分层高度的实际流速v1，v2，v3和v4；
S3-3、根据实际分层获取每一层上底与渠底之间的高度H1,2,3,...,n-1,n，并计算每一次分层上底的宽度B1,2,3,...,n-1,n，计算公式为
Figure GDA0003319404010000031
并计算淤积层上底边的宽度B淤积，计算公式为
Figure GDA0003319404010000032
式中s为原始渠道的边坡坡比，b为原始渠道渠底的宽度；
S3-4、根据渠道断面实际情况获取渠底系数KB；
S3-5、计算每一分层的分层流量Q1,2,3,...,n-1,n，计算公式为
第1层分层流量：
Figure GDA0003319404010000033
第2层分层流量：
Figure GDA0003319404010000034
第3层分层流量：
Figure GDA0003319404010000035
第4层分层流量：
Figure GDA0003319404010000041
同理淤积层对应的流量Q淤积对应的计算公式为
Figure GDA0003319404010000042
S3-6、去除淤积后精确计量流量的公式为Q＝Q1+Q2+Q3+Q4-Q淤积+Q表层 (8)。
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (2)

1.人工多泥沙明渠流量自动化精确计量方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、判断淤积是否达到预设阈值δ；
S2、获取淤积厚度Δh；
S3、去除淤积后通过分层的方式精确计量流量；
所述步骤S1中判断淤积的具体方法为：获取渠道过水断面的理论液位高度h1，利用投入式液位传感器测量渠道过水断面的实际液位高度h2，投入式液位传感器保持在淤积层上表面并垂直于流向匀速移动，当h2与h1的比值小于或等于预设阈值δ时，则判定为发生淤积，当h2与h1的比值大于预设阈值δ时，则判定为未发生淤积；
所述步骤S2中获取淤积厚度的计算公式为Δh＝h1-h2 (1)
其中h1＝Lsinα (2)
式中L为渠道边坡长度，α为边坡和渠底的夹角；
所述步骤S3中去除淤积后精确计量流量的具体步骤为：
S3-1、将过水断面分为n层，最下方为第一层；
S3-2、获取过水断面不同分层高度的实际流速v1,2,3,..,n-1,n；
S3-3、根据实际分层获取每一层上底与渠底之间的高度H1,2,3,...,n-1,n，并计算每一次分层上底的宽度B1,2,3,...,n-1,n，计算公式为
Figure FDA0003319393000000011
并计算淤积层上底边的宽度B淤积，计算公式为
Figure FDA0003319393000000012
式中s为原始渠道的边坡坡比，b为原始渠道渠底的宽度；
S3-4、根据渠道断面实际情况获取渠底系数KB；
S3-5、计算每一分层的分层流量Q1,2,3,...,n-1,n，n＝1的计算公式为
Figure FDA0003319393000000013
n≥2的计算公式为
Figure FDA0003319393000000014
同理淤积层对应的流量Q淤积对应的计算公式为
Figure FDA0003319393000000015
S3-6、去除淤积后精确计量流量的公式为Q＝Q1+Q2+...+Qn-1+Qn-Q淤积+Q表层 (8)。
2.根据权利要求1所述的多泥沙渠道流量自动化精确计量方法，其特征在于：对于渠道底宽b≤25m的情况，分层数为n≤4。
CN202010897854.XA 2020-08-31 2020-08-31 人工多泥沙明渠流量自动化精确计量方法 Expired - Fee Related CN112052425B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010897854.XA CN112052425B (zh) 2020-08-31 2020-08-31 人工多泥沙明渠流量自动化精确计量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010897854.XA CN112052425B (zh) 2020-08-31 2020-08-31 人工多泥沙明渠流量自动化精确计量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112052425A CN112052425A (zh) 2020-12-08
CN112052425B true CN112052425B (zh) 2022-01-14

Family

ID=73608312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010897854.XA Expired - Fee Related CN112052425B (zh) 2020-08-31 2020-08-31 人工多泥沙明渠流量自动化精确计量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112052425B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113639806A (zh) * 2021-10-19 2021-11-12 交通运输部天津水运工程科学研究所 一种灌溉支渠流量自动测量装置及其测量方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108225244A (zh) * 2017-12-29 2018-06-29 深圳市宏电技术股份有限公司 一种淤积厚度的测量方法及系统
CN208223565U (zh) * 2018-05-28 2018-12-11 武汉大学 一种大流量明渠自动测流系统
CN110487255A (zh) * 2019-06-25 2019-11-22 河南黄河河务局信息中心 一种多泥沙渠道断面冲淤变化智能化检测装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9920498B2 (en) * 2013-11-05 2018-03-20 Crystal Lagoons (Curacao) B.V. Floating lake system and methods of treating water within a floating lake

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108225244A (zh) * 2017-12-29 2018-06-29 深圳市宏电技术股份有限公司 一种淤积厚度的测量方法及系统
CN208223565U (zh) * 2018-05-28 2018-12-11 武汉大学 一种大流量明渠自动测流系统
CN110487255A (zh) * 2019-06-25 2019-11-22 河南黄河河务局信息中心 一种多泥沙渠道断面冲淤变化智能化检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112052425A (zh) 2020-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108254032B (zh) 河流超声波时差法流量计算方法
CN113219202B (zh) 一种河流水文测量方法及装置
CN106595777A (zh) 一种非接触式探测河流断面流量的计算方法
CN119509815B (zh) 基于智能传感器的大坝闸门门槽垂直面测量系统及方法
CN110847112B (zh) 一种基于水力学模拟的河道泄洪预警方法
CN112052425B (zh) 人工多泥沙明渠流量自动化精确计量方法
CN108225244B (zh) 一种淤积厚度的测量方法及系统
CN117291119A (zh) 一种沟道山洪泥石流颗粒分级堆积特征分析方法
CN107131858B (zh) 一种计算湖岸带碎浪坝沉积厚度的方法
CN107727355A (zh) 一种流体挑出水平距离测算方法及其应用
CN110955860B (zh) 一种垂直发射航行体水下流切变特征参数估计方法
CN115115624B (zh) 一种电缆桥架的防腐涂层滚轧损伤检测方法
CN111400974A (zh) 一种估算矩形河渠壁面和床面切应力的方法
CN119808662B (zh) 利用声学时差法在河道近河底流量计算方法及系统
CN116519264A (zh) 泥石流沟道断面综合糙率系数的动态测定方法及装置
CN114595596B (zh) 一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法
CN105466527A (zh) 一种基于电磁传感器的薄层水流滚波测量系统与方法
CN111985164B (zh) 一种基于流体动力和分段曼宁公式的河流流量预测方法
Robinson Influence of ice-covers on stream hydraulics and geometric characteristics of alternate bars in rivers: an experimental study
CN113887033A (zh) 一种感潮河段泥沙淤积预测方法
CN119166956B (zh) 一种平面弧形双开闸门过流流量的计算方法
CN120948822A (zh) 一种基于智能测流机器人的测速方法
CN116644499B (zh) 适用于运河浪岸坡击区作用范围的确定方法及船行波模型试验装置
CN117520752B (zh) 基于大数据的水利工程信息管理方法
CN111121684B (zh) 一种管道淤积的测量结构及计算方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20220114

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee