暢流期不同水深流速測(cè)點(diǎn)分布對(duì)垂線平均流速的影響.docxVIP

1、第4期（總第234期）吉林水利2002年4月文章嬉號(hào))1009-2846(2002)04-0018-03暢流期不同水深流速測(cè)點(diǎn)分布對(duì)垂線平均流速的影響孫景春（白城水丈水資源勘測(cè)局，吉林白城137000）»«本丈時(shí)暢沈向不同水厚、不向懸?guī)艃x客方法時(shí)各種沆爛明點(diǎn)分布引起金蝶平均誼速誤JL的*1掉性進(jìn)仔了廈論分析。關(guān)詞】泌速瀏點(diǎn)分布；金蝶平均沆速；動(dòng)響中圈分類(lèi)號(hào)P332.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B垂線上水面流速；-動(dòng)力流速；長(zhǎng)門(mén)常數(shù)（清水河流可取用0.4;渾水河流則因含沙量不同，使水流素動(dòng)強(qiáng)度不同而有變化）；Vw=3=州柵+令"n所=Vo-E-作者簡(jiǎn)介】孫景春（1959-）M.吉

2、妹大安人.中寺，畢業(yè)于吉妹*水利職工中寺險(xiǎn)地水丈專(zhuān)北,幼理工fit師.現(xiàn)從亭水丈水黃海在現(xiàn)行的流速儀澳I流方法中，水深的大小、儀器懸吊方武、流速測(cè)點(diǎn)分布、儀器轉(zhuǎn)子尺寸、河床糙率以反儀器定位的準(zhǔn)確程度等很多因素，都會(huì)影響垂線平均流速的測(cè)算精度。本文僅就暢流期不同水深、不同懸吊儀器方法進(jìn)行理論分析，供實(shí)際工作中參考。1分析依據(jù)依據(jù)垂線流速分布的理論模式，卡門(mén)對(duì)數(shù)流速分布公式：（1）式中V垂線上距河底y處的流速（測(cè)點(diǎn)流速）；vo-V.V自河底算起y處的相對(duì)水深；依據(jù)（1）式用積分法求垂線平均流速:。（Vo+-nTj）drj即Vo=*+令將式（2）代入（1）得:v=vw+令+令I(lǐng)叫（3）根據(jù)曼寧公式：

3、Vm=±H2/3Zl/2.謝才系數(shù)nC=_Lh仍/.Vm=c>/HI即nVHl4i=CVgHI式中Ve線平均流速；H線水深；I水面比降；n河床糙率；C謝才系數(shù)；g值力加速度，為9.81。VV.=/HZ上式可寫(xiě)為：V.=vm（4）將（4）式代入（3）式整理得：V=vjl+親（1+1"）卡門(mén)對(duì)數(shù)流速分布公式應(yīng)用在天然河道時(shí)，卡門(mén)常數(shù)（k）一般可采用0.54,并假定謝才系數(shù)（C）為50,同時(shí)將自然對(duì)數(shù)化為常用對(duì)數(shù)，（1叫=2.31?。?這時(shí)（5）式可寫(xiě)成：V=V（1.116+0.2671gv）（6）（6）式反映了在一條垂線上任何相對(duì)水深處的流速與垂線平均流速的關(guān)系。根據(jù)（6

4、）式，假定垂線平均流速Vm=l,并以不同的相對(duì)水深"值代入，便可求得垂線上各種相對(duì)水深處的流速值，見(jiàn)表lo表I,"與V關(guān)系表（*,=1）n1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1V1.121.101.091.071.061.041.010.9R0.930.R5吉林水利暢流期不同水深流速測(cè)點(diǎn)分布對(duì)垂線平均流速的影響孫景春2002年4月根據(jù)表1數(shù)值，以"為縱坐標(biāo)，V為橫坐標(biāo)繪得的曲線即為暢流期理論垂線流速分布曲線，見(jiàn)圖I圖I幡流期理論垂線流速分布曲線圖圖I幡流期理論垂線流速分布曲線圖2誤差分析由于現(xiàn)行的流速儀測(cè)流方法中，施測(cè)水面及河底流速時(shí)，不論方

5、式如何，儀器都不能恰好放在理想的水面及河底處，因而便帶來(lái)一定的誤差。2.1懸桿懸吊流速儀根據(jù)河流流域測(cè)驗(yàn)規(guī)范（下稱(chēng)規(guī)范），測(cè)水面流速時(shí)，流速儀轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)部分不得露出水面。測(cè)河底時(shí)，應(yīng)將流速儀下放至0.9m水深以下，并應(yīng)使儀器旋轉(zhuǎn)部分的邊緣離開(kāi)河底25cm。在這里為了分析問(wèn)題，假定水面測(cè)點(diǎn)的儀器實(shí)際位置在水面以下0.1m,河底測(cè)點(diǎn)的儀器實(shí)際位置在河底以上0.08m,以這樣的儀器位性代入（6）式，即可得出水面、0.2、0.6、0.8m水深（自水面算起）及河底的測(cè)點(diǎn)流速的公式：水面：1.116+0.267lg旦晉Vo.o=Vw(0.2水深：V0.2=Vw(1.116+0.267lg0.8)0.6水深：

6、V0.6=Vm(1.116+0.2671g0.4)0.8水深：當(dāng)HN0.4m時(shí)，V0.8=Vm(1.116+0.267lg0.2)當(dāng)H<0.4m時(shí)，*8=4(1.116+0.2671g亨)河底：Vi.o=匕1.116+0.267也亨)將上述各式代入規(guī)范規(guī)定的垂線平均流速計(jì)算公式，便可求得幅流期二點(diǎn)法、三點(diǎn)法及五點(diǎn)法“實(shí)測(cè)的”垂線平均流速二點(diǎn)法：當(dāng)H20.4m時(shí)，vzw2=Vm（1.116+0.1335®.16）當(dāng)H<0.4m時(shí)，vm2=vjl.116+0.1335版噌三點(diǎn)法：當(dāng)H20.4m時(shí)，V，m3=Vm(1.116+0.089lg0.064)當(dāng)H<0.4m時(shí)，V

7、's=*,(1.116+0.089也直窘)五點(diǎn)法：當(dāng)H>0.4m時(shí)，(1.116+0.0267-.0.08H-0.008lg用+0.08011g0.32+0.05341g0.2)“實(shí)測(cè)的”垂線平均流速Vw的相對(duì)誤vz-VV，w=二2LKvm-i.可利用上述各式計(jì)算二點(diǎn)法、三點(diǎn)法及五點(diǎn)法“實(shí)測(cè)的”垂線平均流速的相對(duì)誤差：二點(diǎn)法：當(dāng)H20.4m時(shí)，52=0.116+0.1335lg0.16當(dāng)H<0.4m時(shí)，=0.116+0.1335lg三點(diǎn)法：當(dāng)H>0.4m時(shí)，53=O.U6+O.O89lgO.O64當(dāng)H<0.4m時(shí)，$3=。.116+0.089也ri五點(diǎn)法：當(dāng)H&

8、gt;0.4m時(shí)，為=。116+0.0267lg但咽。'008+0.0801IgO.32+0.05341g0.22.2懸索懸吊流速儀假定水面測(cè)點(diǎn)的儀器實(shí)際位置在水面以下一9吉林水利暢流期不同水深流速測(cè)點(diǎn)分布對(duì)垂線平均流速的影響孫水春2002年4月=0.116+0.02671g03H-0.03圖2不同測(cè)點(diǎn)數(shù)目的水淬垂線平均流速相對(duì)誤差關(guān)系曲線圖0.1m,河底測(cè)點(diǎn)的儀器實(shí)際位置在河底以上0.3m。用分析懸桿懸吊流速儀的方法，也可得出用懸索懸吊流速儀二點(diǎn)法、三點(diǎn)法及五點(diǎn)法“實(shí)測(cè)的”垂線平均流速的相對(duì)誤差:二點(diǎn)法：當(dāng)H21.5m時(shí)，2-0.116+0.13351g0.16當(dāng)HVl.5m時(shí)，02

9、4必=0116+0.13351&巖5三點(diǎn)法：當(dāng)H>L.5m時(shí)，$3=0.116+0.0890).064當(dāng)HV1.5m時(shí)，為=0116+0.089«也晉五點(diǎn)法：當(dāng)H>I.5m時(shí)，H20.0801lg0.32+0.05341g0.2應(yīng)用上述各式，假定不同的水深H,便可求得用懸桿、懸索懸吊流速儀時(shí)，在不同水深下各種流速測(cè)點(diǎn)分布的垂線平均流速的相對(duì)誤差,見(jiàn)表2。衰2不同敲吊式各種水深垂線平均流速相對(duì)誤差(%)懸殲懸吊懸索懸吊二點(diǎn)法三依法五次法二點(diǎn)法三點(diǎn)法五.叔法0.33.92.10.41.0L.O1.01.01.00.93.32.51.51.01.00.41.01.02.

10、02.01.01.0011.01.01.73.01.01.0-0.31.01.01.25.01.01.0-0.91.01.00.610.01.01.0-1.71.01.0-0.2根據(jù)表2的數(shù)值，便可繪制懸桿、懸索懸吊方式不同測(cè)點(diǎn)數(shù)目的水深與垂線平均流速誤差關(guān)系曲線，3結(jié)語(yǔ)從圖2可以得出下面幾點(diǎn)結(jié)論：(1) 懸桿懸吊流速儀測(cè)速，水深在1.05.0m時(shí)，五點(diǎn)法的誤差小于二、三點(diǎn)法，而二、三點(diǎn)的誤差基本相同。(2) 懸桿懸吊流速儀測(cè)速在水深小于0.5m時(shí)，二、三點(diǎn)法的誤差隨水深減小而增大，且水深越小時(shí)，其誤差遞增率越大。當(dāng)水深小于0.4m時(shí)，其誤差在2%以上。(3) 懸索懸吊流速儀測(cè)速，當(dāng)水深大于4

11、.0m時(shí)，五點(diǎn)法的誤差在1%以內(nèi)，比二、三點(diǎn)法的誤差??；同時(shí)也比懸桿懸吊五點(diǎn)法誤差小。其原因在于懸索懸吊時(shí)河底點(diǎn)離河底距離較懸標(biāo)懸吊時(shí)大，所以流速偏大，抵嘗了因計(jì)算方法本身偏小的部分誤差。(4) 水深在4.0m以下，懸索五點(diǎn)法比懸桿五點(diǎn)法的誤差大?？贗nfluenceofflowvelocitymeasuringpointdistributionunderdifferentwaterdepthduringopenriverperiodtomeanvelocityofplum-lineSUNJing-chunAbstract:Thepapercarriesonthetheoryanalysisofplumb-linemeanflowvelocityerrorlawbycausedthevariousflowveloci