CN110887534A - 一种暴雨径流实验点位布设及检测***及方法 - Google Patents

一种暴雨径流实验点位布设及检测***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110887534A
CN110887534A CN201911080390.7A CN201911080390A CN110887534A CN 110887534 A CN110887534 A CN 110887534A CN 201911080390 A CN201911080390 A CN 201911080390A CN 110887534 A CN110887534 A CN 110887534A
Authority
CN
China
Prior art keywords
river
point
water
flow
height
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911080390.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110887534B (zh
Inventor
张有锁
薛磊
王瑞新
刘�文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CCCC Tianjin Dredging Co Ltd
CCCC Tianjin Harbour Engineering Co Ltd
Original Assignee
CCCC Tianjin Harbour Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CCCC Tianjin Harbour Engineering Co Ltd filed Critical CCCC Tianjin Harbour Engineering Co Ltd
Priority to CN201911080390.7A priority Critical patent/CN110887534B/zh
Publication of CN110887534A publication Critical patent/CN110887534A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110887534B publication Critical patent/CN110887534B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/002—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow wherein the flow is in an open channel
    • G01F1/005—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow wherein the flow is in an open channel using floats
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/22—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
    • G01F23/64—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats of the free float type without mechanical transmission elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/02—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种暴雨径流实验点位布设及检测***及方法，实现步骤如下：将待检测河流点划分为若干段并在每个河流段布设一个暴雨径流实验点；定点测量暴雨径流实验点的水位移动和流速变化；依据每个暴雨径流实验点的河体结构计算对应河流段的瞬间流量；布设***包括固定在河流底部的防腐定位立桩，防腐定位立桩上设有用于检测每个河流段水位变化的浮力机构以及用于检测水流速度的流速转换组件，浮力机构的内端与流速转换组件的内端连接，浮力机构带动流速转换组件同步上下移动以实现实时监测水流速度；本方案根据浮漂的移位特性对浮漂的高度数据过滤清除预处理，排除误差数据，增加水位测量的准确性。

Description

一种暴雨径流实验点位布设及检测***及方法
技术领域
本发明实施例涉及暴雨径流监测技术领域，具体涉及一种暴雨径流实验点位布设及检测***及方法。
背景技术
暴雨往往会引发水土流失、地面严重积水等问题，同时暴雨径流也是重要的地面污染源之一，具体是指溶解的或固体污染物从非特定的地点，在降水淋溶和径流冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体所引起的水体污染。随着点源污染逐渐被控制，非点源污染的危害性逐渐被凸显出来，相关部门对于暴雨径流污染投入了大量的人力和物力开展研究。
原始的暴雨径流污染主要是指上游水在往下游流动的过程中，不断接触到不同的污染物，将污染后的水和杂质都集中在下游水体中，造成下游居民区的地表污染。
为研究暴雨径流的水位数据变化、水流速度变化和瞬间流量变化，为下游居民区和下游地表径流做好预防处理，常在下游河流处设定暴雨径流的实验点，但是现有的暴雨径流实验点的布设和检测还存在的缺陷如下：
(1)只能靠人工定时检测暴雨径流实验点的水位数据变化、水流速度变化和瞬间流量变化，无法进行实时智能检测，因此增加劳动强度和人员分配，无法实现水位测量和流速测量的同步工作，需要利用多个实验器材分别测量水位、流速和瞬间流数据；
(2)由于暴雨产生的径流流速大，因此利用浮漂测量水位高度时，由于浮漂上下波动，很难准确得知水体深度。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种暴雨径流实验点位布设及检测***及方法，采用将暴雨径流实验点布设在河流的相对流速较大的位置，以水位高度测量为核心点，同时利用涡轮旋子测量水流速度，保证涡轮旋子随着水位的上升下移同步移动，根据浮漂的移位特性对浮漂的高度数据过滤清除预处理，排除误差数据，增加水位测量的准确性，以解决现有技术中由于浮漂上下波动很难准确得知水体深度，以及人工测量暴雨径流参数误差大的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：一种暴雨径流实验点位布设及检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100、将待检测河流点划分为若干段并在每个河流段布设一个暴雨径流实验点；
步骤200、定点测量暴雨径流实验点的水位移动和流速变化；
步骤300、依据每个暴雨径流实验点的河体结构计算对应河流段的瞬间流量。
作为本发明的一种优选方案，在步骤100中，划分待检测河流并且布设暴雨径流实验点的方式具体为：
测量待检测河流的宽度，并且在每个河流宽度的变化处设置将待检测河流分为若干个河流段的分段点；
检测分段点的河流底部曲线，确定分段点位置的过水截面河体曲线；
将所述暴雨径流实验点设置在每个分段点的位置。
作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，定点测量水位移动的具体步骤为：
预先测量暴雨径流实验点到对应实验点河底的固定高度并且设定浮子的上下移动范围，依据固定高度和浮子的移动范围确定水位高度；
实时测量浮子的高度数据并且对高度数据进行排差预处理；
绘制排差后的数据分布图并拟合高度趋势线。
作为本发明的一种优选方案，排差预处理的具体操作为：
按照时间顺序抽取一组原始浮子高度数据；
依次将原始浮子高度数据中的相邻两个数据大小对比找出抽取的一组数据中的极值；
过滤排除极值得到排差浮子高度数据，将排差浮子高度数据按照时间顺序绘制图表中。
作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，暴雨径流实验点布设涡轮，水流将带动涡轮旋转，因此通过涡轮的旋转速度测量水流速度，所述涡轮的旋转速度与水流速度之间的对应关系为：
V水＝V静+βV转，其中V静具体是指河流的静水速度，V水具体是指水流速度，V转具体是指涡轮的转动速度，β具体是指水流速度与转动速度之间的转换因子。
作为本发明的一种优选方案，在步骤300中，计算每个河流段的瞬间流量的具体步骤为：
步骤301、根据分段点位置的过水截面河体曲线，确定河流段的分段点对应的河体宽度以及随着河体宽度变化的河深变化；
步骤302、建立关于过水截面河体曲线和水位高度的二维坐标系，以过水截面河体曲线的最低点为原点，计算过水截面河体曲线和水位高度的包围面积以确定经过每个河流段的瞬间流量。
另外，本发明还提供了一种暴雨径流实验点位布设及检测***，包括固定在河流底部的防腐定位立桩，所述防腐定位立桩上设有用于检测每个河流段水位变化的浮力机构以及用于检测水流速度的流速转换组件，所述浮力机构的内端与所述流速转换组件的内端连接，所述浮力机构带动所述流速转换组件同步上下移动以实现实时监测水流速度；
所述防腐定位立桩的内部从上到下开设有中空腔，并且在所述防腐定位立桩的侧壁上设有两个关于中空腔的中心线对称分布且与所述中空腔的高度相同的贯穿开孔，所述浮力机构和流速转换组件分别安装在两个所述贯穿开孔内。
作为本发明的一种优选方案，所述浮力机构包括安插在所述贯穿开孔内部的水平连杆，以及与所述水平连杆外端连接且漂浮在水面上的浮子，所述流速转换组件包括安插在另一个所述贯穿开孔内部的转动杆，以及设置在所述转动杆外端的涡轮旋子，所述转动杆的内端设有活动套装在所述水平连杆内端的密封转动阀。
作为本发明的一种优选方案，所述中空腔内设有浮力板，所述浮力板的上表面中心位置设有光滑下凹垫，所述密封转动阀可绕所述光滑下凹垫旋转，所述密封转动阀的内部设有用于检测所述转动杆转动速度的转速传感器，所述防腐定位立桩的顶端设有用于检测所述水平连杆高度的激光测距仪，并且所述激光测距仪和转速传感器分别均将测量数据传输到处理器，所述处理器的输入端接收所述激光测距仪和转速传感器的数据并进行计算处理。
作为本发明的一种优选方案，还包括预备布设单元以及瞬间流量计算单元，所述预备布设单元用于根据待检测河流的河宽变化划分河流段并在河流段末端设置暴雨径流实验点，检测暴雨径流实验点河宽两岸的河体曲线变化；所述瞬间流量计算单元用于建立关于河体曲线和水位变化的二维坐标***计包围的面积即为瞬间流量。
本发明的实施方式具有如下优点：
(1)本发明将暴雨径流实验点布设在河流的相对流速较大的位置，以水位高度测量为核心点，同时利用涡轮旋子测量水流速度，保证涡轮旋子随着水位的上升下移同步移动，确保涡轮旋子的吃水高度在各种水位高度均处于相同位置，不妨碍涡轮旋子的正常测速工作，全程智能操作，无需人为参与；
(2)本发明在测量浮漂的高度时，根据浮漂的移位特性对浮漂的高度数据过滤清除预处理，排除误差数据，增加水位测量的准确性，因此水位测量可精确到1cm。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施方式中暴雨径流实验装置的结构示意图；
图2为本发明实施方式中暴雨径流检测数据的结构框图；
图3为本发明实施方式中暴雨径流检测方法的流程示意图。
图中：
1-预备布设单元；4-瞬间流量计算单元；5-防腐定位立桩；6-浮力机构；7-流速转换组件；8-浮力板；9-光滑下凹垫；10-转速传感器；11-激光测距仪；12-处理器；
501-中空腔；502-贯穿开孔；
601-水平连杆；602-浮子；
701-转动杆；702-涡轮旋子；703-密封转动阀。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明提供了一种暴雨径流实验点位布设及检测***，一般来说，暴雨径流实验点常设置在下游居民区的河流段，检测暴雨径流对居民区引起的旱涝灾害以及污染情况，本实施方式主要针对是下游居民区的河流段水位、流速和瞬间流量计算，有效的判断暴雨径流对居民区的旱涝影响。
具体包括预备布设单元1和瞬间流量计算单元4，所述括预备布设单元1用于根据待检测河流的河宽变化划分河流段并在河流段末端设置暴雨径流实验点，检测暴雨径流实验点河宽两岸的河体曲线变化。
瞬间流量计算单元4用于建立关于河体曲线和水位变化的二维坐标***计包围的面积即为瞬间流量。
所述暴雨径流实验点包括固定在河流底部的防腐定位立桩5，所述防腐定位立桩5上设有用于检测每个河流段水位变化的浮力机构6以及用于检测水流速度的流速转换组件7，所述浮力机构6的内端与所述流速转换组件7的内端连接，所述浮力机构6带动所述流速转换组件7同步上下移动以实现实时监测水流速度。
需要特别补充说明的是，本实施方式的暴雨径流实验点的布设原则是：将暴雨径流实验点布设在河流的宽度变窄处，因为本实施方式利用流速转换组件7检测水流速度，利用水流速度带动流速转换组件7旋转，先测的旋转速度再根据对应关系计算水流速度，这种方式本身会存在一定的误差，如果在水流速度比较小的位置，会更加大误差的所占比例，因此使得整个测量结果偏移准确值过多，而将暴雨径流实验点布设在河流的宽度变窄处，由于此处的水流速度较快，减弱误差的影响，提高测量精度，并且流速转换组件7的涡轮顺着水流方向安装。
浮力机构6利用浮子漂浮在水面上，即使浮子在河流段的最低水位和最高水位时，浮子的吃水高度以及浮子受到的浮力均相同，因此浮力机构6自身的稳定性情况不受水位的影响，并且浮子的位置与所述水位的高度正相关。
流速转换组件7采用涡轮进行测量，将水流的流速转换为涡轮的转速并且将涡轮的转速通过电信号输出，因此通过多次试验得出转速和流速之间的转换参数后，通过多次试验确定转换参数后，在实际应用中通过测量的涡轮转速即可得到水流速度。
另外本实施方式中，利用浮力机构6带动流速转换组件7同步上升和下降，可确保流速转换组件7有一部分浸入水内，在水流的驱动下旋转，避免在暴雨期间水位上升时流速转换组件7完全浸入水体内而无法正常使用，同时也避免在干旱时期流速转换组件7完全脱离水体而造成无法测量流速。
因此作为本实施方式的特征点之一，本实施方式通过浮力机构6和流速转换组件7的连接和同步驱动，可保证在测量水位的同时完成对水流速度的检测，并且结构简单操作方便，成本造价低，完全不需要复杂高昂的制造成本即可测量暴雨径流的水位和流速。
防腐定位立桩5的内部从上到下开设有中空腔501，并且在所述防腐定位立桩5的侧壁上设有两个关于中空腔501的中心线对称分布且与所述中空腔501的高度相同的贯穿开孔502，所述浮力机构6和流速转换组件7分别安装在两个所述贯穿开孔502内。
一般来说防腐定位立桩5的高度至少超出正常水位3m-4m，避免在暴雨水位升高时淹没防腐定位立桩5，并且浮力机构6和流速转换组件7分别呈水平连接线分布在两个贯穿开孔内部，由于贯穿开孔502的限位作用，可有效的避免浮力机构6和流速转换组件7发生位移而影响水位测量和流速测量的准确性，从而保证流速转换组件7的工作稳定性。
浮力机构6包括安插在所述贯穿开孔502内部的水平连杆601，以及与所述水平连杆601外端连接且漂浮在水面上的浮子602，所述流速转换组件7包括安插在另一个所述贯穿开孔502内部的转动杆701，以及设置在所述转动杆701外端的涡轮旋子702，所述转动杆701的内端设有活动套装在所述水平连杆601内端的密封转动阀703。
浮子602利用自身的浮力保证水平连杆601、转动杆701和涡轮旋子702均稳定的浮在水面上，由于浮子602所受浮力竖直向上，而水平连杆601、转动杆701和涡轮旋子702所受重力垂直向下，因此为了避免涡轮旋子702由于受力不均下沉，本实施方式在中空腔501内还设有浮力板8，浮力板8对水平连杆601、转动杆701的连接处增加浮力，从而可以有效调节涡轮旋子702和浮子602的平衡。
密封转动阀703一方面可以保证水平连杆601和转动杆701的连接稳定性，防止水平连杆601和转动杆701在长期使用后断开连接，另一方面，也可以保证转动杆701通过密封转动阀703绕水平连杆601活动旋转。
需要补充说明的是，水平连杆601和转动杆701的长度具体根据浮子602的浮力和涡轮旋子702的重力设定，具体限定在干涸期，涡轮旋子702的重力也小于浮子602的浮力，则水平连杆601和转动杆701的长度可以相等或者转动杆701的长度略大于水平连杆601的长度，保持涡轮旋子702和浮子602所在的两端平衡。
作为本实施方式的特征点之二，所述浮力板8的上表面中心位置设有光滑下凹垫9，所述密封转动阀703可绕所述光滑下凹垫9旋转，由于浮力板8受到浮力作用，将对水平连杆601和转动杆701产生向上的支撑力，涡轮旋子702在转动时，带动密封转动阀703在光滑下凹垫9内同步旋转，因此浮力板8可避免密封转动阀703、水平连杆601和转动杆701浸泡在水体内，防止涡轮旋子702受水流的阻力而降低旋转速度，提高涡轮旋子702测量水流速度的准确性。
所述密封转动阀703的内部设有用于检测所述转动杆701转动速度的转速传感器10，所述防腐定位立桩5的顶端设有用于检测所述水平连杆601高度的激光测距仪11，并且所述激光测距仪11和转速传感器10分别均将测量数据传输到处理器12，所述处理器12的输入端接收所述激光测距仪11和转速传感器10的数据并进行计算处理。
处理器12接收转速传感器10的数据后，根据涡轮旋子702的转速与水流速度之间的关系确定水流速度的数据并统计水流速度的变化，同时激光测距仪11用于测量水平连杆601的位置变化，根据激光测距仪至暴雨径流实验点的初始位置以及水平连杆601到激光测距仪11的高度，可计算可到暴雨径流实验点的水位变化。
另外如图3所示，本发明还提供了一种暴雨径流实验点位布设及检测方法，包括如下步骤：
步骤100、将待检测河流点划分为若干段并在每个河流段布设一个暴雨径流实验点。
划分待检测河流并且布设暴雨径流实验点的方式具体为：
1、测量待检测河流的宽度，并且在每个河流宽度的变化处设置将待检测河流分为若干个河流段的分段点；
2、检测分段点的河流底部曲线，确定分段点位置的过水截面河体曲线；
3、将所述暴雨径流实验点设置在每个分段点的位置。
本实施方式将待检测河流通过设定分段点划分成若干个河流段，而分段点即是待检测河流的小河宽位置，此处的水流速度与大河宽位置相比较大。
步骤200、定点测量暴雨径流实验点的水位移动和流速变化。
由于暴雨径流实验点设置在小河宽位置，水流速度大，对应的水面不平整波动大，因此暴雨径流实验点的水面呈现波浪形变化，在计算水位变化时，首先，预先测量暴雨径流实验点距离实验点河底的固定高度，并且设定浮子的上下移动范围，依据固定高度和浮子的移动范围确定水位高度。
一般来说，在短期时间内，暴雨径流实验点的河底深度不会有大幅度的变化，因此在布设暴雨径流实验点时，先测量暴雨径流实验点距离河底的固定高度，根据枯水期和丰水期的水面高度，设定浮子的上下移动范围。
本实施方式可以根据实验点与浮子之间的动态高度l，以及实验点与对应河底的固定高度d，通过测量结果计算水位高度h＝d-l。
然后，实时测量浮子的高度数据并且对高度数据进行排差预处理。
在暴雨时期水面的波动范围大，也就是说水面呈波浪形流动，此时浮子在水面上同样呈波浪形移动，因此实验点与浮子之间的动态高度l并不是定值，而是时刻变化的数据，为了避免测量浮子的高度数据中出现错误数据，在对数据处理之前，先将处理中的错误数据过滤清除。
过滤清除错误数据的方式具体为：按照时间顺序抽取一组原始浮子高度数据；依次将原始浮子高度数据中的相邻两个数据大小对比找出抽取的一组数据中的极值；过滤排除极值得到排差浮子高度数据，将排差浮子高度数据按照时间顺序绘制图表中。
最后，绘制排差后的数据分布图并拟合高度趋势线。
本实施方式利用查找极值的算法先过滤清除原始浮子高度数据中的极大值和极小值得到排差浮子高度数据，然后将排差浮子高度数据绘制在数据分布图中呈现出散点图，最后拟合浮子的高度趋势线，将实验点与对应河底的固定高度d与浮子高度趋势线的差值，可计算得到检测点的水位变化。将所有检测到的数据集中到数据分布图后，即可得到暴雨径流检测点在监控时间段内的水位变化。
作为本实施方式的特征点之三，本发明在测量浮漂的高度时，根据浮漂的移位特性对浮漂的高度数据过滤清除预处理，排除误差数据，增加水位测量的准确性，因此水位测量可精确到1cm。
在计算水流速度时，暴雨径流实验点布设涡轮，水流将带动涡轮旋转，因此通过涡轮的旋转速度测量水流速度，所述涡轮的旋转速度与水流速度之间的对应关系为：
V水＝V静+βV转，其中V静具体是指河流的静水速度，V水具体是指水流速度，V转具体是指涡轮的转动速度，β具体是指水流速度与转动速度之间的转换因子。
涡轮的旋转需要足够的水流速度，V静具体为水流速度驱动涡轮旋转的临界值，当水流速度不足以驱动涡轮旋转时，则认定此时的河流流速为静水速度V静，当涡轮转动后，根据V转数据代入上述公式，即可计算可到水流速度。
步骤300、依据每个暴雨径流实验点的河体结构计算对应河流段的瞬间流量。
在步骤300中，计算每个河流段的瞬间流量的具体步骤为：
步骤301、根据分段点位置的过水截面河体曲线，确定河流段的分段点对应的河体宽度以及随着河体宽度变化的河深变化；
步骤302、建立关于过水截面河体曲线和水位高度的二维坐标系，以过水截面河体曲线的最低点为原点，计算过水截面河体曲线和水位高度的包围面积以确定经过每个河流段的瞬间流量。
本实施方式通过上述操作，利用比较简单的方式和低价的组件，即可测得相对精准的暴雨径流实验点的水位变化、水流速度变化以及瞬间流量变化。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种暴雨径流实验点位布设及检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100、将待检测河流点划分为若干段并在每个河流段布设一个暴雨径流实验点；
步骤200、定点测量暴雨径流实验点的水位移动和流速变化；
步骤300、依据每个暴雨径流实验点的河体结构计算对应河流段的瞬间流量。
2.根据权利要求1所述的一种暴雨径流实验点位布设及检测方法，其特征在于，在步骤100中，划分待检测河流并且布设暴雨径流实验点的方式具体为：
测量待检测河流的宽度，并且在每个河流宽度的变化处设置将待检测河流分为若干个河流段的分段点；
检测分段点的河流底部曲线，确定分段点位置的过水截面河体曲线；
将所述暴雨径流实验点设置在每个分段点的位置。
3.根据权利要求2所述的一种暴雨径流实验点位布设及检测方法，其特征在于，在步骤200中，定点测量水位移动的具体步骤为：
预先测量暴雨径流实验点到对应实验点河底的固定高度并且设定浮子的上下移动范围，依据固定高度和浮子的移动范围确定水位高度；
实时测量浮子的高度数据并且对高度数据进行排差预处理；
绘制排差后的数据分布图并拟合高度趋势线。
4.根据权利要求3所述的一种暴雨径流实验点位布设及检测方法，其特征在于，排差预处理的具体操作为：
按照时间顺序抽取一组原始浮子高度数据；
依次将原始浮子高度数据中的相邻两个数据大小对比找出抽取的一组数据中的极值；
过滤排除极值得到排差浮子高度数据，将排差浮子高度数据按照时间顺序绘制图表中。
5.根据权利要求1所述的一种暴雨径流实验点位布设及检测方法，其特征在于，在步骤200中，暴雨径流实验点布设涡轮，水流将带动涡轮旋转，因此通过涡轮的旋转速度测量水流速度，所述涡轮的旋转速度与水流速度之间的对应关系为：
V水＝V静+βV转，其中V静具体是指河流的静水速度，V水具体是指水流速度，V转具体是指涡轮的转动速度，β具体是指水流速度与转动速度之间的转换因子。
6.根据权利要求5所述的一种暴雨径流实验点位布设及检测方法，其特征在于，在步骤300中，计算每个河流段的瞬间流量的具体步骤为：
步骤301、根据分段点位置的过水截面河体曲线，确定河流段的分段点对应的河体宽度以及随着河体宽度变化的河深变化；
步骤302、建立关于过水截面河体曲线和水位高度的二维坐标系，以过水截面河体曲线的最低点为原点，计算过水截面河体曲线和水位高度的包围面积以确定经过每个河流段的瞬间流量。
7.一种暴雨径流实验点位布设及检测***，其特征在于，包括固定在河流底部的防腐定位立桩(5)，所述防腐定位立桩(5)上设有用于检测每个河流段水位变化的浮力机构(6)以及用于检测水流速度的流速转换组件(7)，所述浮力机构(6)的内端与所述流速转换组件(7)的内端连接，所述浮力机构(6)带动所述流速转换组件(7)同步上下移动以实现实时监测水流速度；
所述防腐定位立桩(5)的内部从上到下开设有中空腔(501)，并且在所述防腐定位立桩(5)的侧壁上设有两个关于中空腔(501)的中心线对称分布且与所述中空腔(501)的高度相同的贯穿开孔(502)，所述浮力机构(6)和流速转换组件(7)分别安装在两个所述贯穿开孔(502)内。
8.根据权利要求7所述的一种暴雨径流实验点位布设及检测***，其特征在于，所述浮力机构(6)包括安插在所述贯穿开孔(502)内部的水平连杆(601)，以及与所述水平连杆(601)外端连接且漂浮在水面上的浮子(602)，所述流速转换组件(7)包括安插在另一个所述贯穿开孔(502)内部的转动杆(701)，以及设置在所述转动杆(701)外端的涡轮旋子(702)，所述转动杆(701)的内端设有活动套装在所述水平连杆(601)内端的密封转动阀(703)。
9.根据权利要求7所述的一种暴雨径流实验点位布设及检测***，其特征在于，所述中空腔(501)内设有浮力板(8)，所述浮力板(8)的上表面中心位置设有光滑下凹垫(9)，所述密封转动阀(703)可绕所述光滑下凹垫(9)旋转，所述密封转动阀(703)的内部设有用于检测所述转动杆(701)转动速度的转速传感器(10)，所述防腐定位立桩(5)的顶端设有用于检测所述水平连杆(601)高度的激光测距仪(11)，并且所述激光测距仪(11)和转速传感器(10)分别均将测量数据传输到处理器(12)，所述处理器(12)的输入端接收所述激光测距仪(11)和转速传感器(10)的数据并进行计算处理。
10.根据权利要求7所述的一种暴雨径流实验点位布设及检测***，其特征在于，还包括预备布设单元(1)以及瞬间流量计算单元(4)，所述预备布设单元(1)用于根据待检测河流的河宽变化划分河流段并在河流段末端设置暴雨径流实验点，检测暴雨径流实验点河宽两岸的河体曲线变化；所述瞬间流量计算单元(4)用于建立关于河体曲线和水位变化的二维坐标***计包围的面积即为瞬间流量。
CN201911080390.7A 2019-11-07 2019-11-07 一种暴雨径流实验点位布设及检测***及方法 Active CN110887534B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911080390.7A CN110887534B (zh) 2019-11-07 2019-11-07 一种暴雨径流实验点位布设及检测***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911080390.7A CN110887534B (zh) 2019-11-07 2019-11-07 一种暴雨径流实验点位布设及检测***及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110887534A true CN110887534A (zh) 2020-03-17
CN110887534B CN110887534B (zh) 2020-10-30

Family

ID=69746991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911080390.7A Active CN110887534B (zh) 2019-11-07 2019-11-07 一种暴雨径流实验点位布设及检测***及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110887534B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112730878A (zh) * 2020-12-08 2021-04-30 扬州大学 一种自调节式流速测量仪及测量方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103993587A (zh) * 2013-12-18 2014-08-20 朱华 桥式江河潮汐水力风力联合发电长廊
CN105527453A (zh) * 2015-08-04 2016-04-27 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 一种自记式不同含沙量水流流速测定装置及测定方法
US20170292839A1 (en) * 2016-04-11 2017-10-12 National Applied Research Laboratories Composite hydrological monitoring system
CN107576314A (zh) * 2017-09-27 2018-01-12 长江水利委员会长江科学院 浮标式无人区河流湖泊自动监测***
CN108168635A (zh) * 2018-01-31 2018-06-15 长江水利委员会水文局 河道流量实时在线监测方法及装置
CN110108212A (zh) * 2019-05-21 2019-08-09 山东大学 一种示踪仪探测头的固定装置及使用方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103993587A (zh) * 2013-12-18 2014-08-20 朱华 桥式江河潮汐水力风力联合发电长廊
CN105527453A (zh) * 2015-08-04 2016-04-27 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 一种自记式不同含沙量水流流速测定装置及测定方法
US20170292839A1 (en) * 2016-04-11 2017-10-12 National Applied Research Laboratories Composite hydrological monitoring system
CN107576314A (zh) * 2017-09-27 2018-01-12 长江水利委员会长江科学院 浮标式无人区河流湖泊自动监测***
CN108168635A (zh) * 2018-01-31 2018-06-15 长江水利委员会水文局 河道流量实时在线监测方法及装置
CN110108212A (zh) * 2019-05-21 2019-08-09 山东大学 一种示踪仪探测头的固定装置及使用方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112730878A (zh) * 2020-12-08 2021-04-30 扬州大学 一种自调节式流速测量仪及测量方法
CN112730878B (zh) * 2020-12-08 2023-09-29 扬州大学 一种自调节式流速测量仪及测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110887534B (zh) 2020-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106018739B (zh) 一种潮滩‑潮沟***地貌演变物理模型试验***及方法
Elias et al. Hydrodynamic validation of Delft3D with field measurements at Egmond
CN107490410A (zh) 一种基于代表垂线点流速测量高洪的非接触式测流方法
CN206311101U (zh) 渠/河道非接触式在线测流***
CN114580793B (zh) 基于多源互补以及局部调控的水环境优化方法及***
El Khashab Hydraulics of flow over side weirs
CN208238853U (zh) 一种渠道流量自动监测装置
CN115096275B (zh) 水力一体化监测的使用方法
CN110887534B (zh) 一种暴雨径流实验点位布设及检测***及方法
CN114266205A (zh) 河口水道水沙运动实验模拟及测量***
CN107246896A (zh) 一种智能、可移动明渠流量监测仪及其监测方法
CN209689707U (zh) 一种采取可变张力和图像识别技术测量储罐密度、液位的检测设备
CN218782162U (zh) 一种水体泥沙含量测量装置
CN114113673B (zh) 一种水文地质勘测用水流流速监测装置及方法
CN108037052B (zh) 一种水文站用红外光学式自动测沙装置和方法
CN115600527A (zh) 基于水库环境数据的水库运行状态预测分析方法
CN206756233U (zh) 用于监测感潮河道断面流量的数据采集平台
CN206756872U (zh) 水平式adcp测流平台
CN205228873U (zh) 浮动式径流泥沙取样全深剖面进水器
Wang et al. Movable-bed model investigation of groin notching
Otuagoma et al. Comparative measurement of stream flow in the ethiope River for small hydropower development
CN209841589U (zh) 一种水库消落带浪蚀监测装置
CN219675219U (zh) 水文地质勘探地下水位观测装置
Schneider et al. Determination of parameters for venting turbidity currents through a reservoir
CN112257139B (zh) 基于玻璃水槽试验数据的河道数学模型桥墩概化方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210419

Address after: 300461 No. 41, Taierzhuang Road, Tianjin, Hexi District

Patentee after: CCCC TIANJIN DREDGING Co.,Ltd.

Patentee after: CCCC TIANJIN DREDGING HARBOUR CONSTRUCTION ENGINEERING Co.,Ltd.

Address before: 300450 No. 1010, Xingang Road, Binhai New Area, Tianjin

Patentee before: CCCC TIANJIN DREDGING HARBOUR CONSTRUCTION ENGINEERING Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right