水文测验作业 - 图文

实验六 流量测验

一、实验目的 掌握

二、实验要求

1.超声波水深仪的使用。

2.学会面积法流量测验的基本方法及资料分析整理。 3.完成流量计算表及各水力要素的计算。 二、实验仪器

LJX-1型便携式流速流量测算仪 LS 1206B型旋桨式流速仪 SSH便携式超声波测深仪

实验四 流速仪 (旋杯式和旋浆式) 的拆装

要求:

1 了解流速仪的主要构造与工作原理 2 掌握流速仪的使用方法

一 ZSX-3 型直读流速流向仪

ZSX-3 型直读流速流向仪是一种能同时测流速流向的新式仪器.

1 构造与原理

结构见图所示。仪器分为水上和水下两部分。水下部分主要由旋转、身架和尾翼组成， 且尾部有一个定向磁钢及一个传讯线圈，由于结构的原则，加双尾翼，为避免铅鱼、钢丝绳

等铁体对磁钢的影响，转轴上下均用铜悬杆隔开；水上部分主要为直读流速显示器，水下的

流速流向讯号通过六芯电缆传入显示器内。

流速计算是按直线公式设计的，当流速大于0.2 米/秒时， V=K.N/T+C

式中 V------流速； K------水力螺距系数； N------旋浆转数； T--------时间； C------仪器常数；

测流向是根据“磁性同步器原理”设计的，即传递器作任何转动时，指示器的指针也旋 转同样的角度。

2 安装

首先将尾翼用固尾螺丝紧固在身架上，将旋浆放在转轴套上，转轴套上、下用铜悬杆联 接，下面再吊铅鱼，上面接钢丝绳，再将六芯电缆上的密水插头端接在插座上，要用扳手固

紧才能防水，线的另一端接在显示器上。电池盒内装四节干电池（注意“+”、“-”极），接入

显示器后接电源插座。

3 使用方法

1、K 值选择：从流速仪检定公式中找出仪器的K 值，然后将K 值选择开关置于相应挡 位；

2、C 值选择：它是专门用来预置流速仪C 值的。横线上方是用50 秒测流时预置C 值, 有两个挡位；横线下方是用100 秒测流时预置C 值，有四个挡位供选择。使用时，首先从

流速仪检定公式中找出仪器的C 值，然后按四舍五入的原则将C 值选择开关置于相应挡位；

3、直读挡：当测点流速大于0.2 米/秒，测流时，将流速开关置于该挡位，启动复零开 关；

4、计数挡：当流速低于0.2 米/秒时，用此挡位；

5、测流向：将流向开关置于“开”位置，等指针平稳后即可读取流向值，流向值最好取 几次的平均值，流向耗电较大，必须随测随开，由于流向开关对测速有影响，故不宜在测速

时开动流向开关；

6、仪器用完后，流速开关拨到“电源关”上，流向开关置于“关”上。

二旋杯式流速仪的拆装

以 LS-68 型旋杯式流速仪为例,其构造如图所示:

1、旋杯2、旋轴3、轭架4、旋盘固定帽5、顶针6、顶头7、并帽 8、旋盘固定架 9、轭架 顶螺丝10、顶窝11、固定帽垫圈12、偏心轴13、侧盖 14、齿轮 15、齿轮轴螺丝16、接 触丝17、固定螺丝18、轴套座 19、钢珠20、钢珠21、弹簧垫圈22、顶盖23、顶盖垫圈 24、绝缘套25、联结螺丝26、紧压螺帽27、绝缘垫圈28、小六角螺帽29、接线螺丝30、 防脱螺丝31、压线螺帽32、悬杆33、固尾螺丝34、尾翼35、平衡帽 主要结构性能如下：

转子部分：由旋杯、旋盘、旋轴、顶针及轴套座等组成，它位于仪器的头部，当水流冲 击仪器时，使其转动，并通过它传递到接触部分，借此来测出水流的速度。

接触部分：包括偏心轴、齿轮、接触销、接触丝等部件，这些称为传讯机构，其中齿轮 与转子部分的旋轴接触，并一起旋转，转轴旋转 20 转，齿轮旋转一周，齿轮侧面有四个接

触销，故当接触丝与之接触时，则旋轴每转 5 转时接通电路一次。 尾翼：是用以平衡仪器，使仪器迎向水流的机构。

1 拆装内容

拆装旋杯式流速仪的头部，包括旋盘、旋轴、顶针、顶头小螺丝扣、轴套座偏心轴；察 看齿轮、接触丝，并了解以上零件的相互关系。

2 拆装步骤

(1)用扳手把固定旋盘的六角螺丝打开，再松开上下顶螺丝，取下旋盘固定器或顶针及 偏心筒。

(2)将偏心筒的侧盖用扳手打开，了解接触丝及齿轮的转动与接触情况。

(3)将偏心筒的顶盖打开，找到钢珠座的位置，用螺丝刀将钢珠座取下，看其结构。 (4)取出压盘六角螺帽，卸下旋轴，旋杯，观察其构造。

(5)把上面拆卸的零件安装为原状，然后把旋盘固定器取下，装上顶针，口轻轻吹气视 仪器灵敏，灵敏则可，否则进行调整。

(6)把两电线一端接在两压线螺丝帽下面，另一端接到计数器上，转动旋杯，看其发出

信号是否正常，最后取下顶针，把仪器按照原来位置，安放在箱子中。

三旋浆式流速仪的拆装

以 LS10 型旋浆式流速仪为例，其结构如图：

1、旋桨2、压帽3、旋轴4、齿轮轴5、齿轮6、接触丝7、固定螺丝8、插头9、衬套10、 衬管11、压线螺丝12、接线柱13、固定螺丝14、身架15、插孔套16、插孔17、固轴螺丝 18、防水垫圈19、绝缘座20、接触轴套21、接触销22、螺丝套23、后轴套24、外隔套25、

内隔套26、轴承27、前轴套

旋浆式流速仪的结构主要包括旋转、身架和尾翼三大部件。

1 拆装内容

拆装旋浆式流速仪的旋转部件、身架及尾翼，了解相互之间的联系和原理。

2 拆装步骤

1）取下轴套末端的保护套，按顺时针方向将反螺丝套取下，并将轴套连回旋轴从浆叶 中取出；

2）将旋轴从轴套中取出后，拆下轴套、套管及螺丝帽、上轴承外圈、外隔套、内隔套、 下轴承外圈、下轴承等部件，请认清零件的位置，按相反步骤再装上还原（要特别注意上下

轴及外圈的位置）；

3）在未装上轴套前，用手扳动小齿轮，看接触丝接触情况，其原理是这样的：当安装 在轴套内腔中的螺丝套随旋浆一起转动时，螺丝套的螺丝即带动齿轮转动，螺丝套每转一圈，

螺纹即发动齿轮一个牙，齿轮有 20 个牙，故旋浆每转 20 转，齿轮回转一周，同时，齿轮

上的接触销即与其上方的接触丝相碰一次，电路随即接通，电流经由导电杆传至身架部分的

接线柱，并借电线传至水面的电讯部分，以供计数； 4）将旋轴插入浆叶内，装上反螺丝套；

5）松开身架固定螺丝，将旋轴插入身架内再上紧固定螺丝，并装上尾翼； 6）将仪器悬挂在测杆上，并接上信号设备，观察信号是否正常； 7）最后将仪器装入仪器箱内相应的各部件的位置上。

实验五 流量测验

通过这个实验,同学们应了解如何正确使用流速仪,知道如何测得点流速和如何通过测 点流速来计算流量.

通过河流某一断面的流量Q 可表示为断面平均流速V 和过水断面面积A 的乘积，即 Q=V.A, 因此，流量测验应包括断面测量和流速测验两部分工作。

流速仪法测流，是以上式为依据，将过水断面划分为若干部分，用普通测量的方法测算 出各部分断面的面积，用流速仪测算出各部分面积上的平均流速，部分面积乘以相应部分面

积上的平均流速，称为部分流量。部分流量的总和即为断面的流量。

一断面测量

河道断面测量，是在断面上布设一定数量的测深垂线，如图5-1 所示，测得每条测深垂 线的Di 和水深Hi，从施测的水位减去水深，即得各测深垂线处的河底高程，便可绘制断

面

图(图5-1)。

图5-1 断面测量示意图

1 水深测量

测深垂线的数目和位置要求达到能控制断面形状的变化,以便能正确地绘出断面图。一 般主槽较密,滩地较稀,测深垂线的位置应能控制河床变化的转折点。

测量水深的方法随水深,流速大小,精度要求不同而异。通常采用测深杆,测深锤(或铅鱼), 回声测深仪等施测。测深杆是一种精度较高的测深方法,当水深小于5m,流速小于3.0m/s 时,

应尽量采用。测深锤(或铅鱼)用于流速和水深都较大的情况。回声测深仪一般适用于水深较

大,含沙量小的江河湖库。测法详见\水下地形测量\一节。

2 起点距测量

起点距是指断面上测深垂线到断面起点桩的水平距离。起点距可用断面索法和仪器交会 法测定。

断面索法,如图5-2,是一种架设在横断面上的钢丝缆索上系好表示起点距的标志,直接读 得各测深垂线起点距的一种方法,适用于河宽不大,有条件架设断面索的测站。 图5-2 测角交会法测定起点距示意图

仪器测角交会法包括经纬仪交会法和六分仪交会法等。当使用经纬仪作前方交会时,将 仪器架设在C 点测出夹角,再用下式计算出起点距。 D=L.tgΦ

式中 D-------起点距，m； L-------基线长度，m；

Φ----基线与经纬仪视线间的夹角，o；

六分仪交会法是在船上测出夹角β，再按下式计算起点距： D=L.ctgβ

二流速测验

1 流速仪测速原理与点流速测定

图5-3 LS68-2 型旋杯式流速仪 图5-4 LS25-1 型旋桨式流速仪

流速仪是用来测定水流中任意指定点沿流向的水平流速的仪器。我国采用的主要是旋杯 式（图5-3）和旋浆式（图5-4）两类。它们由感应水流的旋杯器（旋杯或旋桨），记录信号

的计数器和保持仪器正对水流的尾翼等三部分组成。当仪器放入水中时，旋杯或旋桨受水流

冲动而旋转，流速越大，旋转越快。根据每秒转数和流速的关系，便可计算出测点流速。

流速仪转子的转速n 与流速v 的关系，在流速仪检定槽中通过实验率定，其关系式一般 为v=Kn+C , 式中K、C 分别为仪器检定常数与摩阻系数。

测流时，对于某一测点，记下仪器的总转数N 和测速历时T，求出转速n=N/T，由式即 可求出该测点的流速v。为消除流速脉动的影响，要求T>100s。

2． 流速垂线及测速点布置

流速仪测速时必须在断面上布设测速垂线和测速点，以计算测量断面面积上的流速。测 速的方法，根据布设垂线、测点的多少繁简程度而分为精测法、常测法和简测法。

流速仪测速垂线的数目主要是根据水面宽度和水深而定，具体规定见表5-1。 表5-1 我国精测法、常测法最少测速垂线数目的规定 水面宽（m） <5.0 5.0 50 100 300 1000 >1000 精测法 5 6 10 12-15 15-20 15-25 >25 常测法 3-5 5 6-8 7-9 8-13 8-13 >13

在每条测速垂线上，流速随水深而变化，为求得垂线平均流速，须在各测速垂线不同水 深点上测速。垂线上测点的数目和位置根据水深和对精度的要求而定，见表5-2。 表5-2 精测法测速点的分布 水深 垂线上测点数目和位置

悬杆悬吊 悬索悬吊 畅流期 冰期

>1.0 >3.0 五点（水面、0.2、0.6、0.8 水深、 河底）

六点（水面、0.2、0.4、0.6、 0.8 水深、河底）

0.4~1.0 1.5~3.0 三点（0.2、0.6、0.8 水深） 二点（0.2、0.8 水深）

0.16~0.40 0.6~1.5 一点（0.6 或0.5 水深）

<0.6 改用悬杆悬吊或其它测流方法 改用悬杆悬吊 <0.16 改用小浮标或其它测流方法

三流量计算

流量计算一般都以列表方式进行。方法是：由测点流速推求垂线平均流速，由垂线平均 流速推求部分面积上的平均流速，部分平均流速和部分面积相乘得部分流量，各部分流量之

和即为全断面流量。 1.垂线平均流速计算

一点法 Vm=V0.6 或 Vm=(0.90~0.95)V0.5 二点法 Vm=（V0.2 +V0.8）/2

三点法 Vm=（V0.2 +V0.6 +V0.8）/3

五点法 Vm=（V0.0 + 3V0.2 +3V0.6 +2V0.8 +V1.0）/10 式中 Vm------垂线平均流速，m/s；

V0.0，V0.2，V0.6，V0.8，V1.0------水面，0.2H，….，河底处的测点流速，m/s。 2.部分面积平均流速的计算

部分面积平均流速是指两测速垂线间部分面积的平均流速，以及岸边或死水边与断面两 端测速垂线间部分面积的平均流速，见图5-5。图的下半部表示断面图，上半部表示垂线平

均流速沿断面的分布图。

(1)中间部分面积平均流速的计算 V2=（Vm1 + Vm2）/2

(2)岸边部分面积平均流速的计算 V1=aVm1

式中a---为岸边系数 ，与岸边性质有关，斜岸边a=0.67~0.75，陡岸边a=0.8~0.9，死水 边a=0.5~0.67。

图5-5 流量及部分面积计算示意图 3.部分面积计算

部分面积以测速垂线为分界。中间部分按梯形计算，岸边部分按三角形计算（见图） (1) 中间部分面积，例如 A2=(H1+H2).b2/2

(2)岸边部分面积 A1=H1.b1/2

4. 断面流量计算

Q=A1V1+A2V2+……….+AnVn =q1+q2+……..+qn 式中qi-----各部分面积的流量 5.断面平均流速计算 V=Q/A

式中A-----过水断面面积，m2；它等于各部分面积之和。

四要求

1、测出各垂线的水深和起点距， 2、测出各垂线上的点流速； 3、计算断面流量。

用测深杆配合测流速，施测时5--6 人一组，1 人指挥，2 人进行测量，1 人记录，1 人 看秒表。

所用工具有：流速仪（LS-25-1 型旋浆式）、测深杆、秒表、钢卷尺、计数器等。

五具体操作

1、用钢卷尺和测深杆量出所测横断面图； 2、布置测速垂线，布置3 根；

3、用钢卷尺量出各测速垂线的起点距； 4、用测深杆测水深；

5、测垂线上各点流速，各测量数字汇入表1 中，这里规定一根垂线上测三点，即0.2h、 0.6h 和0.8h。注意各流速均要求测两遍，以检查是否出错；为了避免流速的脉动影响，每点

每次测速历时不得少于100 秒。 6、流量计算，按表2 进行。 假定水面高程28.00 米，m=0.9。__ 三、方法步骤

1.根据测深测速记载表的实测数据，计算测点流速(大部分已计算)、垂线平均流速(已计算一部分)。

2.将表3-1中测深，测速垂线的序号、起点距、水深及垂线平均流速填入表3-2，并计算断面流量。采用分析法计算，详见教科书。 计算流量时注意：

(1) 两岸边流速系数，采用0.7

(2)当两测速垂线间增加测深垂线时，应先将测深垂线间的面积分别计算出，再计算测速垂线间的部分面积。岸边部分有测深垂线时，也同样处理。

3.计算断面平均流速、水道断面面积、水面宽、平均水深，相应水位，并统计最大(测点)流速、最大水深等。

4．点绘水道断面图，并将各测点流速(见表3-1)标在断面图的相应位置上，勾绘断面上流速分布曲线(即等流速线)；在水道断面图的上方点绘垂线平均流速沿河宽的分布曲线

(即Vm～B曲线)。 四、上交成果

1． 表3-1、表3-2的计算成果

2． 断面上流速分布曲线图(包括流速等值线及Vm～B曲线)。 五、参考书

1.各种《水文测验学》 2.《水文测验手册》第一册

3.《中华人民共和国国家标准——河流流量测验规范》GB．50179-93。

习题三 悬移质泥沙断面输沙率计算

一、要求

1.用分析法计算悬移质泥沙断面输沙率. 2.计算断面平均含沙量及其他水力要素。 二、数据

兰州水文站1990年7月1日实测流量输沙率计算表(见表4-1) 三、方法步骤

1.根据实测的测点流速、测点含沙量、已分别求出的垂线平均流速及垂线平均含量及实测有关数据，填入表4-1的各栏。

2.计算测深垂线间的面积，部分面积(A部)及部分平均流速(V部)，再计算部分流量(q)， 方法同习题二，即部分流量q=A邬·V部。

3.计算部分平均含沙量(Cs部) 中间部分Cs部=(Cs mi+Csmi+1)/2 岸边部分Cs部=C· Cs mi或C·Csmi+1 其中:C=1

4.计算部分输沙率及断面输沙率. 计算部分输沙率qs=Cs部·q

i断面输沙率 QS=?i?1q

s注意：

(1)单位及其换算切勿弄错。

(2)当测速垂线与取样垂线不一致时，计算部分输沙率的“部分\应以两条取 样垂线间的部分为界限。

5.计算其他水力要素，包括断面平均含沙量、断面平均流速等。 四、上交成果

流量输沙率计算表(即表4-1)。 五、参考书

1.各种《水文测验学》 2.《水文测验手册》第一册

3.《中华人民共和国国家标准——河流悬移质泥沙测验规范GB50159-92》.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2lur.html