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。     

万家寨引黄南干7号洞出口大流量高精度测流设施及其使用总结

万家寨引黄工程向汾河输水量最大达19.35m~3/s,在输水隧洞出口安装了梯形薄壁堰、Accusonic7500四声道超声波流量计、Risonic2000双面八声道超声波流量计。鉴于梯形薄壁堰超常规测流,对其流量系数进行了室内模型试验,并用断面流速法进行了校核。选取不同流量下长时段测流数据进行比较,测流相对精度均高于1.5%。本文结合现场建筑物布置情况、输水运行实践,对三套流量计使用情况进行了分析,认为三套流量计测流均精度高,稳定性好,并对各自优缺点进行了分析。     

流速仪测流法误差产生的原因及解决措施

用流速仪测流是流量测验常用的方法.在测流过程中,由于诸多因素会产生误差而影响测量结果的精度。文章根据多年测流经验,着重分析了用流速仪测流过程中误差产生的原因,提出了解决方法。     

交叉多声路超声波法在泵站测流中的应用

为提高测量精准度,避免因渠道敞开、过流量大的影响,提出采用多点多线布置的流速仪法测量。简述了交叉多声路超声波法在泵站现场明渠流量测量中的应用过程,得出该方法在明渠测流方面具有精度高、操作性及可靠性强等优点。该试验结果对研究明渠测流方法具有一定的参考价值。     

南水北调东线工程省界断面测流方式选择

结合河道断面特点、实际条件、地域概况等多个方面,对缆道自动测流、声学多普勒流速(ADCP)、超声波时差法测流、水工建筑物(涵闸)推算流量、水位比降法推算流量、雷达水表面波流速测量再推算流量等测流方法进行初步比选。通过CFD数值模拟计算进行分析验证,研究适合南水北调东线工程省界断面的测流方法,为南水北调调水提供可靠的水量数据,有效保障调水工程可持续运营。     

ADCP在冬季测流中的应用

介绍了ADCP的优点及测量原理。用ADCP有效地解决了某水文站断面与河流流向不垂直及冬季测流的问题。结果表明:①如果不进行流量偏角修正,则流速仪法所测数据同ADCP法测得的数据接近;②流速仪法在测流过程中人为地将流速仪垂直了断面,如果再进行偏角修正,将造成流量偏小;③该站冬季测流时,若使用悬杆测流则不需要进行偏角修正,若采用铅鱼悬吊测流则应该测量流向偏角并对流速进行偏角修正。     

平洛站流量单次测验误差分析评价

为了分析评价平洛站单次测验误差,根据国家水文测验标准《河流流量测验规范》的规定,对该站常规流量测验误差进行了测宽、测深、流量Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型误差试验研究。结果表明,平洛站现行的常规流速仪法测流方案有精度保证。     

万家寨引黄工程无压隧洞流量测量分析

介绍了万家寨引黄工程中使用的ACCUSONIC7500超声波流量计的测量原理以及超声波换能器的安装参数，进而对影响流量测量的误差源进行了具体分析，并对超声波法和现场使用的另外两种方法——流速仪法和薄壁堰法的测量结果进行了对比分析，3种测量方法得到的流量曲线非常一致。     

关于流速仪测流计算及整编资料的探讨

为提高测流统计成果的精度,同时为避免由于水流测次问题而导致的资料整编当中产生径流量的相关误差,文章采用对比分析的方法,采用既能减少单次测流工作量、减少测流时间、减少测流速误差,也符合相关规定的流速仪流速测验方法。采用这种方法对流速测验的次数予以增加,能够将日流速变化进行准确掌握,进而提高连实测流速过程线法对流量资料整编的精度,同时也能够提高测流统计的结果精度。     

声学多谱勒流速剖面仪流量测验精度分析

介绍了声学多普勒流速剖面仪测流技术的测流原理,并在黑河莺落峡水文站龙电渠测验断面与传统流速仪进行了对比测量。结果表明：①采用声学多普勒流速剖面仪测量流量,能够达到实时监测的目的,但在流沙河床、有磁场影响和水深较小的情况下测验精度不高,同时,在测量断面必须有桥或相应的牵引设备方可进行施测,使用时必须准确输入仪器工作所需的测量断面的有关参数;②采用声学多普勒流速剖面仪测量流量时,在平均水深小于2m的河流(或渠道)上,单元高度设置为10cm比设置为26cm的测验精度高;③测船航行速度越慢,往返测量的误差越小,流量测验精度越高,和流速仪法测量结果之间的系统偏差越小。     

明渠时差法流量计流量计算方法分析研究

目前国内外对明渠时差法流量计流量计算方法研究较少,对时差法流量计流量计算方法进行系统完整的研究,从时差法测验原理、理论标定系数k1的计算方法、水道断面面积的计算方法、现场标定系数k2的计算方法,详细阐述了明渠时差法流量计流量计算方法,提出了线性插值计算理论标定系数k1的方法。以南水北调输水断面运河站为例采用线性插值计算理论标定系数k1的方法,进行时差法流量计流量计算,计算结果与流速仪法对比显示两者一致性较好,误差可控。进而为工程技术人员提供参考;为国产化时差测流装置提供重要技术支撑;为我国重点通航河道和低流速实时在线流量监测提供技术保障。     

临溪水文站缆道流速仪法流量简测分析研究

临溪水文站流量测验主要以缆道流速仪法为主,常规测验方式虽能保证流量精度,但测验时间较长,无法满足时效性的要求。因此,本文通过对临溪站多年的缆道流速仪法流量进行测速垂线分析,在常测法基础上提出了流量简测方案,并对前后流量进行了误差分析,测验结果满足规范要求。研究结果可为类似水文站测验提供参考。     

临溪水文站缆道流速仪法流量简测分析研究

临溪水文站流量测验主要以缆道流速仪法为主,常规测验方式虽能保证流量精度,但测验时间较长,无法满足时效性的要求。因此,本文通过对临溪站多年的缆道流速仪法流量进行测速垂线分析,在常测法基础上提出了流量简测方案,并对前后流量进行了误差分析,测验结果满足规范要求。研究结果可为类似水文站测验提供参考。     

Numerical study of impurity distribution in ultrasonic heat meter body

Based on a discrete phase model, the numerical simulation is carried out for the flow fields of different size calcium carbonate suspensions in the ultrasonic heat meter body. The flow characteristics and the impurity distribution in the ultrasonic heat meter body are analyzed. The errors of the ultrasonic heat meter in measuring calcium carbonate suspensions of particles of 10 micrometers and the causes are analyzed by simulation and experiment. Results show the effects of the impurities on the value of the k coefficient and the sound attenuation on the reflection path due to the particle distribution are the two main factors that influence the measurement accuracy.     

底座式多普勒测流仪在渠道自动监测中的应用

为解决渠道流量在线实时监测问题,依据声学多普勒频移的物理原理,开发了底座式IQ渠道流量自动监测系统,实现了流量数据实时自动采集,并通过GPRS等信道传送到中心站。中心站可对数据进行分析、处理、存储、转录、发布以及远程实时查询流量、工作状态、时段水量等。以云南牛栏江-滇池补水工程输水线路末端站为例,介绍了系统的工作原理、安装测量过程,分析了其监测精度。结果表明,与美国SONTEK公司的M9走航式声学多普勒水流剖面仪相比,IQ系统的测量误差在±5%以内,最大误差为-6.71%,系统误差为-0.9%,满足相关规范要求。     

玛依纳水电站现场水轮机效率试验

水轮机效率是水轮机性能的重要指标,流量测量是原型水轮机效率试验中最重要、测试难度最大、测点较多的环节。介绍了流量测量的常用试验方法、测量原理、综合误差,并以哈萨克斯坦玛依纳水电站（采用冲击式水轮机）为例,重点介绍了相对法和超声波法的试验原理、现场应用情况、试验结论及注意事项。研究结果表明：对于在不具备热力学法和内置式超声波流量计测量流量的玛依纳水电站,应当采用相对法和外夹式超声波流量计来测量流量。根据该建议,成功实现了大管径、大壁厚管道流量的准确测量,取得的原型水轮机效率试验结果,得到了业主方的认可。     

Study of errors in ultrasonic heat meter measurements caused by impurities of water based on ultrasonic attenuation

Impurity is one of the main factors that affect the measurement accuracy of an ultrasonic heat meter. To study the effects of different impurity species and concentrations on the accuracy of heat meters, flow tests were carried out for the suspending of calcium carbonate and yellow mud. By analyzing the attenuation characteristics of the ultrasound amplitude in different impurity concentrations and species, the influence of the impurities on the heat meter measurement accuracy is evaluated. In order to avoid the inaccuracy caused by the sediment of the reflective bottom surface, a vortex generator is put ahead of the reflective surface. According to the test, the calcium carbonate suspension with a mass concentration of 1%, which influences the heat meter accuracy severely, is used as the flow media. The influence of the vortex generator on the calcium carbonate suspension flow field in the heat meter body is studied with numerical simulations. The results of this paper provide some theoretical guide on improving the heat meter measurement accuracy when the water contains impurities.     

渠道糙率率定误差分析

本文研究了渠道糙率率定误差与水力测量误差的函数关系。根据水力学原理,提出了计算渠道糙率率定误差的公式,然后计算分析了南水北调中线京石段应急供水工程实测流量、水深误差产生的渠道糙率率定的误差.得到重要结论:(1)微小的水力测量误差可能产生较大的渠道糙率率定误差,现有南水北调中线典型渠道原型观测糙率误差可达11%;(2)糙率的流量误差分量相对值与流量测量误差基本相同;(3)糙率的进出口水深误差分量绝对值非常接近,两者绝对值大小不仅与水深测量误差成正比,而且与渠道长度有关,当渠道过短时,糙率的水深误差分量将成倍增加。     

The direct numerical simulation of pipe flow

The conservative difference scheme and the third-order Runge-Kutta scheme in combination with the the Crank-Nicholson scheme are used to directly simulate the flow field in a pipe with the Reynolds number of 2 600. The flow field, including the velocity distribution and the turbulence intensity, is obtained by the direct numerical simulation. From the calculated results, the ratio of the linear average velocity along the ultrasonic propagation path to the profile average velocity on the pipe cross-section is also obtained in an ultrasonic flow meter. It is concluded that the direct numerical simulation method can be used to study the ratio of the profile-linear average velocity at low Reynolds number conditions in the transition region and to improve the measurement accuracy of the ultrasonic flow meter.     

Measurement of flow velocity profiles in tank structures using the prototype device OCM Pro LR

Generally, studies investigating the treatment efficiency of tank structures for storm water or waste water treatment observe pollutant flows in connection with conditions of hydraulic loading. Further investigations evaluate internal processes in tank structures using computational fluid dynamic (CFD) modelling or lab scale tests. As flow paths inside of tank structures have a considerable influence on the treatment efficiency, flow velocity profile (FVP) measurements can provide a possibility to calibrate CFD models and contribute to a better understanding of pollutant transport processes in these structures. This study focuses on tests carried out with the prototype FVP measurement device OCM Pro LR by NIVUS in a sedimentation tank with combined sewer overflow (CSO) situated in Petange, Luxembourg. The OCM Pro LR measurement system analyses the echo of ultrasonic signals of different flow depths to get a detailed FVP. A comparison of flow velocity measured by OCM Pro LR with a vane measurement showed good conformity. The FVPs measured by OCM Pro LR point out shortcut flows within the tank structure during CSO events, which could cause a reduction of the cleaning efficiency of the structure. The results prove the applicability of FVP measurements in large-scale structures.