本發(fā)明屬水利工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種彎道測(cè)流裝置及方法，主要應(yīng)用于水利行業(yè)彎道測(cè)流方面，尤其是應(yīng)用于流量變幅很大的彎道測(cè)流，可以準(zhǔn)確測(cè)量水流流量。

背景技術(shù)：

在水力學(xué)上，準(zhǔn)確地進(jìn)行彎道流量測(cè)量一直是一個(gè)難題。所謂彎道，不是彎曲的管道，而是指天然河道、人工渠道的彎曲段。雖然在這方面前人進(jìn)行了較多的研究，但是大部分停留在試驗(yàn)、試用階段，甚少應(yīng)用到實(shí)際工程中，這是由于受到嚴(yán)格邊界條件的限制，所測(cè)量的流量并不準(zhǔn)確。但是在有些情況下，要求在彎道出流的情況下準(zhǔn)確測(cè)量流量，要同時(shí)包括很大的流量和很小的流量，例如水庫(kù)溢洪道在溢洪時(shí)流量很大，但在進(jìn)行灌溉、應(yīng)急供水、生態(tài)補(bǔ)水時(shí)，流量很小，而在這時(shí)卻需要進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量流量，以便于計(jì)量收費(fèi)、評(píng)估補(bǔ)水效果等等。彎道水流態(tài)復(fù)雜，會(huì)出現(xiàn)斷面環(huán)流，斷面水深出現(xiàn)橫向比降；在急流流態(tài)下還會(huì)出現(xiàn)沖擊波，流態(tài)更加不穩(wěn)定。且流速場(chǎng)是不穩(wěn)定的，這就造成了準(zhǔn)確測(cè)量流量的困難，同時(shí)由于這些情況下過流斷面的寬度很大，小流量時(shí)水深很小，粘滯力所起的作用不能被忽略，更難以進(jìn)行精確測(cè)量。很多水庫(kù)的規(guī)劃布置時(shí)，由于受到地形的限制，常常布置成岸邊式溢洪道，水流在下泄后回歸主河道，必然形成彎道水流。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明之目的是發(fā)明一種能夠?qū)崿F(xiàn)彎道水流流量測(cè)量的裝置與方法。實(shí)現(xiàn)該目的所采用的技術(shù)方案是這樣的：一種彎道測(cè)流裝置，其特征在于：該裝置在彎道10的出口端處設(shè)有鋪蓋，鋪蓋的作用是護(hù)底防沖，維持?jǐn)嗝嫘螤?，在鋪蓋的下游設(shè)有連通溝，在較小流量時(shí)將水集中匯流。在連通溝的下游是測(cè)量段，在測(cè)量段的設(shè)計(jì)高程上設(shè)有底板，在底板上設(shè)有導(dǎo)流墻及導(dǎo)流邊墻，形成第一過流通道、第二過流通道及第三過流通道，若流量大，水道寬，可設(shè)置多個(gè)過流通道。在過流通道的末端分別設(shè)置溢流堰，相對(duì)第一過流通道、第二過流通道及第三過流通道分別設(shè)置第一溢流堰、第二溢流堰及第三溢流堰，溢流堰頂高程根據(jù)量水建筑物水力設(shè)計(jì)確定；各溢流堰再向下設(shè)有下游護(hù)坦，以防止水流沖刷。所述的底板在不同的過流通道上高程不同，如圖所示，第二過流通道的底板高程和連通溝的底高程相同，該過流通道內(nèi)的堰頂高程也低于其他堰；第一過流通道和第三過流通道的底板高程和連通溝的溝頂高程相同。所述的溢流堰在不同的過流通道上高程不同，第二溢流堰的高程低于第一溢流堰和第三溢流堰的高程。在導(dǎo)流墻及導(dǎo)流邊墻的前端，設(shè)置工作橋，在其下的各個(gè)過流通道中，設(shè)有超聲波水位計(jì)（也可以是其他形式的水位計(jì)，）以便于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)過流通道的水位。

本發(fā)明的測(cè)流方法如下：

一種彎道測(cè)流方法，根據(jù)調(diào)度運(yùn)行方案進(jìn)行放水，水流進(jìn)入彎道后，經(jīng)過鋪蓋，首先進(jìn)入到連通溝中，然后進(jìn)入到底板高程低的第二過流通道中，經(jīng)過堰頂高程低的第二溢流堰流出，通過下游護(hù)坦進(jìn)入到下游河道中。若流量較小，所有水均通過第二過流通道；隨著流量的加大，水位上升，高于第一過流通道、第三過流通道的底板高程，其他各過流通道開始過水，在導(dǎo)墻及導(dǎo)流邊墻的作用下形成恒定流，過流通道內(nèi)的水位穩(wěn)定，由于彎道流的作用，各過流通道內(nèi)的水位是不相同的，超聲波水位計(jì)開始工作，實(shí)時(shí)測(cè)量各個(gè)通道內(nèi)的水位并計(jì)算過流流量，累加即可得到整個(gè)流量。

本發(fā)明是在彎道的出口處（若條件合適，入口也可以）設(shè)置多道平行的導(dǎo)流墻，形成多孔過流通道。在導(dǎo)流墻的前端設(shè)置連通溝，在導(dǎo)流墻的末端設(shè)置溢流堰，導(dǎo)流墻范圍內(nèi)的過流斷面參數(shù)如斷面形狀、糙率等要素沿程不發(fā)生變化。中間有一過流通道的底板高程低于其他過流通道，和連通溝的底高程相等，其他過流通道的底板高程和連通溝的邊坡頂高程相同。在運(yùn)行時(shí)，彎道流出的水流被分隔，進(jìn)入到導(dǎo)流墻中，導(dǎo)流墻的長(zhǎng)度要足夠長(zhǎng)，要大于該斷面最大水深的3～5倍，其目的是彎道出流的水進(jìn)入到導(dǎo)流墻中，在導(dǎo)流墻的約束下，水流逐漸平順，并形成恒定流，通過溢流堰。在水流平順的位置安裝水位計(jì)，測(cè)出堰上水頭，堰上水頭和流量有穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系，可以通過公式進(jìn)行計(jì)算求出流量。

在流量比較小的時(shí)候，彎道水流流出彎道后首先進(jìn)入到連通溝中，然后匯流到高程低的過流通道中，由于水流集中，有足夠的水深，可以準(zhǔn)確地測(cè)量出水位，從而計(jì)算出流量。為降低造價(jià)，由于導(dǎo)流墻受力很小，可以使用薄壁結(jié)構(gòu)；在導(dǎo)流墻上設(shè)有工作橋，以便于測(cè)量工作及兩岸的交通。

本發(fā)明不僅在大流量時(shí)可以進(jìn)行流量的測(cè)量，也可以在小流量時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，且不影響過水?dāng)嗝娴倪^流能力；方法簡(jiǎn)單可靠，小流量測(cè)量時(shí)精度尤高。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)平面圖；

圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)b-b剖面圖；

圖3是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的a—a剖面圖；

圖4是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的正視圖。

圖中，1、鋪蓋；2、超聲波水位計(jì)；3、工作橋；4、導(dǎo)流墻；5、第一溢流堰；6、下游護(hù)坦；7、連通溝；8、底板；9、導(dǎo)流邊墻；10、彎道，11、第一過流通道，12、第二過流通道，13、第三過流通道，14、第二溢流堰，15、第三溢流堰。

具體實(shí)施方式：

參照附圖，一種彎道測(cè)流裝置，其特征在于：該裝置在彎道10的出口端處設(shè)有鋪蓋1，鋪蓋1的作用是護(hù)底防沖，維持?jǐn)嗝嫘螤?，在鋪蓋1的下游設(shè)有連通溝7，在較小流量時(shí)將水集中匯流。在連通溝7的下游是測(cè)量段，在測(cè)量段的設(shè)計(jì)高程上設(shè)有底板8，在底板8上設(shè)有導(dǎo)流墻4及導(dǎo)流邊墻9，形成第一過流通道11、第二過流通道12及第三過流通道13，若流量大，水道寬，可設(shè)置多過流通道。在過流通道的末端分別設(shè)置溢流堰，相對(duì)第一過流通道11、第二過流通道12及第三過流通道13分別設(shè)置第一溢流堰5、第二溢流堰14及第三溢流堰15，溢流堰頂高程根據(jù)量水建筑物水力設(shè)計(jì)確定；各溢流堰再向下設(shè)有下游護(hù)坦6，以防止水流沖刷。所述的底板8在不同的過流通道上高程不同，如圖所示，第二過流通道12的底板高程和連通溝7的底高程相同，該過流通道內(nèi)的堰頂高程也低于其他堰；第一過流通道11和第三過流通道13的底板高程和連通溝7的溝頂高程相同。所述的溢流堰在不同的過流通道上高程不同，第二溢流堰14的高程低于第一溢流堰5和第三溢流堰15的高程。在導(dǎo)流墻4及導(dǎo)流邊墻9的前端，設(shè)置工作橋3，在其下的各個(gè)過流通道中，設(shè)有超聲波水位計(jì)2（也可以是其他形式的水位計(jì)，）以便于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)過流通道的水位。

本發(fā)明的測(cè)流方法如下：

一種彎道測(cè)流方法，根據(jù)調(diào)度運(yùn)行方案進(jìn)行放水，水流進(jìn)入彎道10后，經(jīng)過鋪蓋1，首先進(jìn)入到連通溝7中，然后進(jìn)入到底板高程低的第二過流通道12中，經(jīng)過堰頂高程低的第二溢流堰14流出，通過下游護(hù)坦6進(jìn)入到下游河道中。若流量較小，所有水均通過第二過流通道12；隨著流量的加大，水位上升，高于第一過流通道11、第三過流通道13內(nèi)的溢流堰頂高程，其他各過流通道開始過水，在導(dǎo)墻4及導(dǎo)流邊墻9的作用下形成恒定流，過流通道內(nèi)的水位穩(wěn)定，由于彎道流的作用，各過流通道內(nèi)的水位是不相同的，超聲波水位計(jì)2開始工作，實(shí)時(shí)測(cè)量各個(gè)通道內(nèi)的水位并計(jì)算過流流量，累加即可得到整個(gè)流量。

由于在過流通道內(nèi)的水流是穩(wěn)定平順的，水位也是穩(wěn)定水平的，所以測(cè)量的結(jié)果是準(zhǔn)確的。在小流量時(shí)，水流集中，水深大，也可以準(zhǔn)確測(cè)量出水位，從而測(cè)得準(zhǔn)確的流量。