八道河龙湾水文站测流垂线精简分析

山区性河流洪峰流量的准确、快速测量对汛情上报及预测具有重要意义。文章通过对八道河龙湾水文站流量测速垂线的精简分析,得出当采用140m、160m、170m三条垂线平均流速代替断面平均流速时误差值最小,可将其作为洪峰时期河道流量测定的替代方案,该垂线精简方案将有效保障八道河龙湾水文站洪峰流量测定的准确性及时效性,且为未来实现流量实时在线监测提供参考。     

东辽河泉太站垂线平均流速沿河宽分布简析

本文通过对东辽河泉太水文站各测速垂线的垂线平均流速沿河宽分布情况进行分析。说明了泉太站流速分布的特性,为以后水文测验测速垂线的精简提供了依据。     

流量在线监测在九江水文站的可行性分析

九江水文站地处长江中游末端，其下游9km 处有张家洲将长江分为南北两江；其下游30km 有鄱阳湖入汇长江，对本站水位、流量有顶托影响，水位～流量关系不稳定。为了提高流量整编成果的精度和报汛准确性，需找出能代表流量测验断面平均流速的代表性垂线流速，进而可实行在线流量监测。根据九江水文站垂线平均流速横向分布以及多年断面图，以该站2017 年至2021 年ADCP 实测流量成果资料为依据，对测速垂线进行了指标流速多元线性回归分析，从分析的11种方案中得到起点距为690m 和1 110m 的两条垂线组合的垂线平均流速与断面平均流速有较好的关系，适宜作为该站在线流量监测的代表性垂线。     

黄梨树水文站垂线平均流速与断面平均流速关系分析

黄梨树水文站属于国家重要水文站,一类精度站,流量测验采用缆道流速仪法,单次流量测验历时0.75~3.17 h,较为费时。通过对黄梨树水文站2021年测速垂线平均流速与断面平均流速进行分析,选定代表垂线,建立相关关系,并对成果进行误差评定和验证。探索流量测验时断面平均流速简化为只测代表垂线平均流速,缩短测验历时。     

缸瓦窑水文站高洪流量测验方案初探

河道高洪时期流量测验是水文测验中的一道难题,在高洪情况下,常规的流量测验方法要满足测验的要求比较困难,为解决这个问题,通过采用测速垂线代表线法对缸瓦窑水文站的流量测验资料进行分析,得出测速垂线代表垂线(起点距180 m)平均流速与断面平均流速的关系系数并分析关系系数的精度,从而得到在高洪时期,缸瓦窑水文站的流量测验,可以用垂线代表线法进行测验,在保证资料精度的情况下,缩短了测验时间,提高了工作效率,确保了测验安全,该方法还可以推广到其他水文站应用。     

基于代表性垂线流速的在线流量测验方法研究

为提高流量在线测验精度，以长江下游干流八里江水文站为例，收集了八里江水文站2009～2021年84份流量测验成果，在分析测站特性的基础上，研究了该水文站流量测验断面平均流速与代表性垂线流速的关系，并计算了在线流量精度。结果表明：八里江水文站起点距为850 m和1 500 m的两条垂线平均流速与断面平均流速的确定性系数在0.97以上，推求流量不确定度为9.20%,满足一类水文站流量测验精度要求；起点距为850 m和1 500 m的两条测速垂线适宜作为V-ADCP自动测流设备安装位置。基于代表性垂线流速的在线流量测验方法可实现流速实时采集，提高流量测验精度并降低测验成本。     

基于多元线性回归模型的测流垂线精简分析

为确保在出现特殊水情时,最大限度地缩短测流历时或需要大量增加测流次数,可将断面测验垂线进行精简,从而提高测验效率,而一般对垂线精简方法为收集足够测次的、有代表性的、精度高的实测资料,然后制作垂线平均流速、水深横向分布图及全断面流速分布图等图表,最终拟定精简方案。利用多元线性回归分析方法对朱码闸2016～2017年实测资料进行精简分析,能够快速有效得到精简方案,且符合相关关系线检验及精度评定等规范要求,为开展水文站测流精简分析做参考,成为自动测流系统的理论依据。     

水文测验中两种测速垂线精简算法比较研究

随着中小河流治理项目的推进,改革水文测验方式,探索测流方式方法技术创新势在必行。本研究依托南京信息工程大学学生水文测验教学实习过程中组织开展的2次测速垂线优化精简实验,收集了渔梁水文站2次多测速垂线流量测验数据,针对原精简算法在流量误差最小的寻优过程中可能删去最有代表性的垂线这一问题,设计了直接寻求流量误差最小的测速垂线组合的新算法,并深入分析了两种精简算法对流量误差的影响。结果表明:测站目前采用的常测法选取的13根固定垂线代表性较好,流量测验精度较高;对比原算法,新的垂线精简算法在相同垂线数目下,流量误差更小,测验精度更高;由新算法,特殊水情下单垂线测流可考虑将垂线位置布设在起点距84 m处;流量相对误差大小随着优选垂线数量的增加呈指数递减规律。本研究所提的垂线精简算法有助于提高实验的精度,可为基层水文站开展垂线精简分析工作,进行测流方式改革提供参考。     

青弋江大砻坊水文站潮流量测速垂线精简分析

精简分析是潮流量测验工作中一个重要环节,它的目的是在保证潮流量测验成果精度的前提下,减少测流工作量,缩短测流历时,提高水文测验质量。2014年下半年,由于受芜申运河(芜湖段)青弋江航道整治工程的影响,大砻坊水文站测验河段发生了较大的变化,致使潮流量测验边界条件也发生了改变,自2003年起延续了十多年的潮流量代表垂线测流方案不能再使用,需要重新收集资料进行测速垂线精简分析。文章选取该站自2016年6月—2017年10月启用新断面采用水文缆道按全断面布设5-7条测速垂线方法施测的355份流量资料为依据,分别按顺(逆)流不同条件下进行了测速垂线精简分析,确定了新的潮流量代表垂线测流方案,并对精简前后流量进行了误差分析,结果满足规范要求。建议该站今后采用精简后测速垂线,把握测流时机及时施测潮流量。     

双桥水文站流量测验测速垂线精简研究

双桥水文站在新时期主要是观测、搜集湖泊的水文和气象资料,为了使测报质量提高、确保测验精度。降低测验人员的工作强度,缩小测验流量的时间,以测验河流流量的规范为依据,精简分析测速垂线与测点,优化以往的测验方式,提高水文测报准确性与高效性。文章的分析基础是简测法,试验分析双桥水文站水流量与流速,希望对精简分析其他水文站有借鉴意义。     

Two-phase velocity measurement in a particle-laden jet

A horizontally discharging jet laden with solid sediment particles is investigated experimentally. The submerged jet discharges water with an initially horizontal direction into stagnant water of the same density but the presence of sediment particles produces jet effluent having a combined density greater than that of the ambient water. A modified particle-imaging velocimetry (PIV) technique is applied to estimate the velocity fields of the solid particle phase and the jet fluid liquid phase. Phase separation is achieved optically between the scattered light signals from the particles and the laser-induced fluorescence signal from the jet fluid dozed with a fluorescent dye. It is found that initial sediment concentrations below 0.1% volume fraction do not cause significant changes to the global properties of the jet flow. In jets of higher initial sediment concentrations, settling of sand particles are observed to drag the jet to spread with a downward-bending mean trajectory. Intensive particle–flow interaction is also observed in jets of high sediment concentrations.     

混流式转轮出口流速分布的PIV测试研究

转轮出口速度分布好坏直接影响尾水管内压力脉动的大小,是影响稳定性的内在因素之一。本文针对HL220改型的模型试验,对转轮出口的速度内流分布,采用2D-PIV激光内流速测试设备对锥管内径向面进行了内流测试,给出了最优工况下转轮出口处径向面的流动瞬态分布,清楚显示了尾水管进口位置在最优工况下的流动非定常特征与细节。试验结果表明,PIV内流测试是进行转轮出口流动测量的一种可靠方法,结果为研究尾水管内的流动分布提供了必要的依据和边界条件。     

图像处理技术在河工模型试验流场量测中的应用

本文系统介绍了图像处理在流场分析中的应用及摄录像系统的配置、操作和计算软件开发的一般原理，对系统的量测误差作了全面的分析并用专门设计的试验进行了检验，量测误差小于1.0％。本文研制开发的流场图像处理系统操作录活，软件功能齐全，能够快速得出全流场表面流速的大小和方向，为河工模型试验提供了一个全新的流场量测方法。     

基于垂线流速模型的雷达法断面流量测流精度分析

利用雷达多普勒流速仪进行测流是目前成本较低的实时自动测流方法。传统的雷达多普勒流速仪获得断面单条垂线上的表面流速,一般采用代表流速法建模计算断面流量,导致水位变幅剧烈的断面测流误差较大。本文基于表面流速数据的垂线法测流模型,采用雷达式二合一传感器获得断面的垂线表面流速和水深实测数据计算断面流量,并以新田水文站断面测流为例,与缆道流速仪法的测流数据结果进行对比验证。结果表明垂线平均流速相对误差在 5%以内的合格率达到 75%,断面平均流速相对误差和断面流量相对误差在 5%以内的合格率均达到 67%,故仅需布设两个雷达测速仪即可达到相对误差小于 5%的高精度测流,在自动测流站中有较好的应用。     

ADV技术测量圆射流流场紊动特性实验

利用 ADV(Acoustic Doppler Velocimeter)技术对静止环境条件下圆射流流场紊动特性进行了研究 .通过专门的 Win ADV系统分析软件获得了射流横断面上流速的紊动强度、偏斜度、平坦度及雷诺应力的分布 ,轴线流速紊动强度的变化和射流瞬时速度变化等紊动特性 ,并将所得成果与已有的国内外成果进行了比较     

Particle image velocimetry measurement of velocity distribution at inlet duct of waterjet self-propelled ship model

A vehicle-mounted three-dimensional underwater particle image velocimetry(PIV) device is used in a towing tank to measure the velocity distribution of the inlet duct of a waterjet ship model in a self-propulsion test. The following points are shown through a comparison of the influences of the stationary and free states of the ship model on the measured results:(1) during the test, the ship attitude will change, specifically, the ship model will heave and trim,(2) the degree of freedom disturbs the processing of the pixel images enough to distort the subsequent image processing,(3) the stationary state of the ship model is the optimal mode for measuring the velocity distribution using the PIV device, and(4) if the changes must be considered, the man-made heaving and trimming may be pre-applied, and be made a corrected stationary mode. In addition, the momentum effect coefficient and the energy effect coefficient are calculated in a non-uniform inflowing state, and the related factors affecting the two coefficients are analyzed. The test results show that the pumping action of the waterjet creates a transverse vector in the cross-sectional speed, which increases the non-uniformity of the inflow. These results could help to establish the design requirements for a waterjet-propelled ship type.     

基于PIV测量技术的变曝气量下气液两相流速度场研究

粒子图像测速技术(PIV)作为一种无扰的全流场速度测量手段,在多相流研究领域具有较高的学术意义和实用价值。本研究针对曝气过程中的复杂气液两相流动,使用高速摄影机获取气液两相流流场的高帧图像,再通过图像预处理手段及PIV测速算法得到气液两相流速度场信息,并对不同工况下气液两相流的流态流速规律进行了研究分析。本文提出的图像预处理方案,通过采用图像的运动目标分割、降噪与反相等手段进行图像预处理,可以有效地减少后续速度场计算中的信息量及误差。研究结果为工业生产过程中有效提高曝气效率提供了重要的参考依据。     

ADP与传统流速仪封冻期流量测验比测精度分析

在黑龙江干流卡伦山水文站进行封冻期流量的比测分析时,采用了声学多普勒剖面流速仪进行实测,并与机械旋浆式流速仪的实测资料进行比对分析,目的是通过声学多普勒测流技术与机械旋浆式流速仪测量技术进行对比,验证声学多普勒剖面流速仪冰期流量测验的精度,取代机械旋浆式流速仪进行封冻期流量测验。     

二滩水库温度原型测试定位误差初探

由于大型深水水库测船定位困难,水温、流速测量只能采用动船测试方法。为确保测船在一定摆动范围内量测之水温满足测验精度要求,需研究船舶定位、测时及环境温度对测验精度的影响。本文在所研究的水库中央选一50m×50m试验区,采用差分GPS定位技术分成编号为1-28的正方形网格,随机测量每网格的水温。试验结果表明采用船舶测试水库同一断面水温,在施测始末环境温度差值小于6℃,必须在2h内完成;当施测始末环境温度差值大于6℃时,水库断面水温测试应在更短时间内完成。船舶摆动振幅在25m内,可以保证测试的水温满足精度要求。     

PIV 适用于两相流稀相微粒速度场测量的算法探讨

用PIV(Particle Image Velocimetry)技术测量两相流中稀相微粒速度场时，稀相微粒起着示踪粒子的作用，其浓度低，粒子图像离散性强，需要发展跟踪单个粒子图像的算法才能确定粒子的速度矢量。本文介绍了基于BICC(Binary Image Cross-Correlation algorithm)算法的PIV粒子图像跟踪技术。用数值模拟的方法对几个典型的粒子图像场进行了粒子对的识别，并且对该算法模式中粒子对数、粒子半径等问题作了讨论。最后用所述方法对直管道中玻璃球-空气两相流50微米玻璃球粒子图像进行了实例分析，结果令人满意。