文档介绍：流量测验
2017年4月
胡永成大师工作室
●什么是流量?
●为什么要进行流量测验?
●新设站如何开展流量测验?
●流量测验误差的来源与控制
讨论内容
胡永成大师工作室
2018年7月27日
一、流量测验方法概述
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单位时间内通过江河某一过水断面的水体总量,用“Q”表示。
胡永成大师工作室
2018年7月27日
单位时间——秒(s);水体总量——立方米(m3),所以流量的单位: m3 /s。
流量是江河的主要水文特征,也是河流的重要的水文要素之一,是反映水利资源和江河、湖泊、水库等水体水量变化的基本数据。
流量测验是获得江河径流和流量瞬时变化的主要途径,是建立水位流量关系的需要。另外实测流量是分析水深、流速、水面宽度、河道冲淤等变化情况的需要,也是涉水工程设计、防汛、航运、水利科学研究服务的需要。
(一)概述
1. 为什么要进行流量测验?
一、流量测验方法概述
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2018年7月27日
3. 流量模型
流量模型(简称流量模):通过江河某一过水断面的流量是以过水断面为垂直面、水流表面为水平面,断面内各点流速矢量为曲面所包围的体积,如下图,该立体图形称为流量模型。
流量模型
一、流量测验方法概述
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2018年7月27日
单位流量:在单位时间内,水流通过某一过水断面上单位面积的体积;
单宽流量:单位时间内,水流通过断面上单位河宽的狭条面积的水量;
4. 常用的流量名称
单深流量:单位时间内,水流通过过水断面水面以下任意点处的单位深度内沿断面水平方向长条面积上的水量;
单宽流量
单深流量
一、流量测验方法概述
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2018年7月27日
部分流量:将某一过水断面分割为若干部分,单位时间内,水流通过某一部分面积上的水流体积;
全断面流量:通过河流某一过水断面的总流量(见下图)。
部分流量示意图
一、流量测验方法概述
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2018年7月27日
(1)流速:水质点在单位时间内沿某一特定方向移动的距离,符号是V,单位是m/s;
层流:水流状态是全部水流呈平行流束运动,即水质点运动的轨迹(流线)是平行,在水流中运动方向一致,流速均匀。
5. 流速及相关概念
紊流:水流中每个水质点运动速度与方向均随时随地都在变化,而且其变化是围绕一个平均值上下跳动的。
层流与紊流的判别:雷若数(Re) 。
Re =Rv/μ,
式中:R——水力半径,m;
μ——液体运动粘滞系数,m2/s;
v——平均流速,m/s。
一、流量测验方法概述
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2018年7月27日
(2)流速脉动:水体在河槽中运动,受到许多因素影响,如河道断面形状、坡度、糙率、水深、弯道以及风、气压和潮汐等,使天然河道中的水流大多呈紊流状态。从水力学知,紊流中水质点的流速,不论其大小、方向都是随时间不断地变化着,这种现象称为流速脉动现象(如下图)。
紊流的两个基本特征:一是即使在流量不变的情况下,水流中中任一点的流速和压力也随时间呈不规则的脉动;二是紊流具有扩散性,能够在水层之间传送动量、热量和质量。
水流是层流还是紊流,常以雷诺数来判别。在明渠流中, Re<300为层流。天然河道中水流一般均呈紊流状态。
一、流量测验方法概述
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2018年7月27日
-1 流速脉动现象
①流速脉动的基本规律:
某一测点上的流速(V)虽然随时间的变化是不规则的,但在一个较长的时间内,它总是围绕一个固定的平均值(-2中的AB线)上下作不规则的跳动。时间越长这个固定的平均值愈接近代表该点的平均流速(V平)。
一、流量测验方法概述
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2018年7月27日
-2 测点流速变化过程线图
V= V平+V′,
式中:V′——脉动流速,随时间而变,但在足够长的时间系列中,各瞬时的V′的代数和趋近于零。