[发明专利]河流超声波时差法流量计算方法

权利要求书

1.河流超声波时差法流量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，平底渠系数计算

通过实验获得河流各个相对位置的流量理论标定系数k₁值；

按式(1)计算换能器入水深与实际水深比值BZ：

BZ＝(Z-Z₀)/H (1)

式中BZ表示Z水位对应换能器入水深与虚拟平底实际水深H比值；Z₀表示换能器安装高程；

依据BZ值在标定系数k₁值列表中线性插值求出对应水位Z的k₁值；

步骤二，虚拟垂线流速的计算

依据计算的平底渠系数和时差法实测的流速v_m，计算断面平均流速V：

按(3)式计算平均水深

式中，A表示水道断面面积；B表示水面宽；

按(4)式计算虚拟垂线流速系数β_i：

按(5)式计算虚拟垂线流速

步骤三，相应水道断面面积计算

(1)测深垂线的确定

依据实测水位从测量的断面数据中选取起点距QDJ(j)和河底高程HD(j),j＝1,2,3…,m；

(2)间距的计算

计算出左水边ZSB和右水边YSB，通过式(6)计算间距：

式中JJ表示间距；m表示m条测深垂线；

(3)水深的计算

通过式(7)计算得到水深：

式中SS表间距水深；

(4)水道断面面积的计算

通过式(8)计算水道断面面积：

步骤四，流速仪法流量计算

(1)通过式(9)计算部分面积：

式中，A_i表示第i部分面积；i表示第i部分的测速垂线号，i＝1、2、…、n；，H_i表示第i部分左边的水深；b_i表示第i部分的水面宽；

(2)部分平均流速计算

通过式(10)计算两测速垂线中间部分的平均流速：

式中，表示第i部分断面平均流速；v_i表示第i条垂线的平均流速；v_i+1表示第i+1条垂线的平均流速，m/s，i＝1、2、…、n-1；

通过式(11)、(12)计算岸边的部分平均流速：

式中，α表示岸边系数，

(3)通过式(13)计算部分流量：

式中，q_i表示第i部分流量；

(4)通过式(14)计算断面流量

式中，Q表示断面流量。

2.根据权利要求1所述的河流超声波时差法流量计算方法，其特征在于：左水边ZSB和右水边YSB由水位根据断面数据进行线性插值计算得到。

3.根据权利要求1所述的河流超声波时差法流量计算方法，其特征在于：计算平均流速时，当水深渐变至0的斜坡岸边α取0.67～0.75；陡岸边不平整α取0.8，光滑α取0.9。