Способ измерения расхода воды в реке Советский патент 1989 года по МПК G01F1/66 

Изобретение относится к гидрометрии и может быть использовано для мерения расхода воды в реках.

Цель изобретения - повьш1ение точности измерения расхода воды.

Сущность способа заключается в следующем.

Как известно, расход воды может быть получен из выражения

Q ff v(x,y) dx dy, (1)

F

где F - площадь сечения потока по линии измерительного створа;х,у - координаты принятой сист.емы;

V (х,у) составляющая вектора скорости течения, нормальная к плоскости сечения реки по измерительному створу. Распределение скорости по ширине потока допустимо представить в виде формулы Шези-Маннинга, в соответствии с которой скорость пропорциональна глубине .

Распределение скорости по глубине потока допустимо представить в виде квадратической параболы без линейного члена.

Следовательно, распределение скорости по площади сечения имеет вид

(Л

v(x,y)

U / N

h (х)

h)

где а и b (2)

коэффициенты параболы, принятые постоянными по всему сечению и имеющие размерность м /с. Измерение скорости при помощи ультразвукового измерителя позволяет составить одно уравнение для определения коэффициентов параболы.

Для составления второго уравнения используется гидравлически обусловленная связь между поверхностной и донной скоростями. Поверхностная скорость Vg(х) может быть получена из уравнения (2) при

Vg(х) ah

2/

(х).

v.(х) получаетДонная скорость ся при (x)

Va( t)

Отношение донной скорости к поверхности К.равно

(х) (а+Ь).

К „XlOsi 3 v,(x)

1.- а

Из уравнения 2 скорость, замеренная ультразвуковой системой Vu при 15

во

установке гидроакустических преобразователей на глубину h|., равна

h -ldx;

3

р

и

)

4x)J

20

г В

,.

а Г и f А Ь h.T f ,, X ,

(X)dx+ ™™Jh (X)dx

I

I 2/3

Обозначив

I ), I

4f h (x)dx

получают следующую систему уравней:

2

Bvui аА + bhr П; О (1-Kg) a+b.

После определения коэффициентов и b и интегрирования выражения (2) соответствующих пределах выражение я определения расхода принимает д

, е

2iK3 I,f ,3,

(зУ

а}

()Dh

где С - ширина реки по линии измерительного створа.

Одним из источников погрешности при определении расхода является не- определенность коэффициента К л.

Задаваясь целью установить гидроакустические преобразователи на такой глубине, на которой значение Q, определяемое из формулы (3), не зависит от Кд, получают оптимальную глубину установки гидроакустических преобразователей

ГА У

|з5-Узу7 -п ;; а;

(А)

0

5

Подставляя значение h из (4) в формулу (3), получают формулу для вычисления расхода воды в реке

е

ВУч f . 5

Г

о или I ..

(h (x)dx Q Bv, -к-: (5)

j (x)dx

n

(x)dx

в полученном выражении (5) для вычисления расхода отсутствует коэффициент Кл, устанавливаемый априорно из гидравлических соотношений, следовательно, повышается точность измерения оасхода. Формула изобретения

Способ измерения расхода воды в реке, заключающийся в измерении средней по ширине потока скорости течения ультразвуковым измерителем скорости и измерении глубины русла, отличающийся тем, что, с целью п овышения точности, измеряют глубины

по всему поперечному сечению русла реки, среднюю по ширине потока скорость течения на глубине

)dx

5

h.

1

;

в .4(3

3 j h (x)dx

о

а расход воды в реке определяют по

зависимости

I

40

, SI), , , J h (х) dx

Q V.B -i

J ) dx

0

де h(x) - глубина потока на расстоянии X от берега;V - средняя по ширине потока скорость течения;

1 - ширина реки по линии изме- рительного створа;

В - измерительная база ультразвукового измерителя скорости .

Изобретение относится к гидрометрии и может быть использовано для измерения расхода воды в реках. Цель изобретения - повышение точности - достигается за счет размещения измерительного горизонта на глубине, выбираемой на основе предварительных измерений сечения русла и уровня воды в реке. Измеряется глубина по всему поперечному сечению русла реки, средняя по ширине потока скорость течения. Приведены зависимости, по которым расчитываются глубина измерительного горизонта и расход воды в реке.