暢流期不同水深流速測點分布對垂線平均流速的影響.docx

1、第4期（總第234期）吉林水利2002年4月文章嬉號)1009-2846(2002)04-0018-03暢流期不同水深流速測點分布對垂線平均流速的影響孫景春（白城水丈水資源勘測局，吉林白城137000）»«本丈時暢沈向不同水厚、不向懸?guī)艃x客方法時各種沆爛明點分布引起金蝶平均誼速誤JL的*1掉性進仔了廈論分析。關(guān)詞】泌速瀏點分布；金蝶平均沆速；動響中圈分類號P332.4文獻標識碼】B垂線上水面流速；-動力流速；長門常數(shù)（清水河流可取用0.4;渾水河流則因含沙量不同，使水流素動強度不同而有變化）；Vw=3=州柵+令"n所=Vo-E-作者簡介】孫景春（1959-）M.吉

2、妹大安人.中寺，畢業(yè)于吉妹*水利職工中寺險地水丈專北,幼理工fit師.現(xiàn)從亭水丈水黃海在現(xiàn)行的流速儀澳I流方法中，水深的大小、儀器懸吊方武、流速測點分布、儀器轉(zhuǎn)子尺寸、河床糙率以反儀器定位的準確程度等很多因素，都會影響垂線平均流速的測算精度。本文僅就暢流期不同水深、不同懸吊儀器方法進行理論分析，供實際工作中參考。1分析依據(jù)依據(jù)垂線流速分布的理論模式，卡門對數(shù)流速分布公式：（1）式中V垂線上距河底y處的流速（測點流速）；vo-V.V自河底算起y處的相對水深；依據(jù)（1）式用積分法求垂線平均流速:。（Vo+-nTj）drj即Vo=*+令將式（2）代入（1）得:v=vw+令+令I(lǐng)叫（3）根據(jù)曼寧公式：

3、Vm=±H2/3Zl/2.謝才系數(shù)nC=_Lh仍/.Vm=c>/HI即nVHl4i=CVgHI式中Ve線平均流速；H線水深；I水面比降；n河床糙率；C謝才系數(shù)；g值力加速度，為9.81。VV.=/HZ上式可寫為：V.=vm（4）將（4）式代入（3）式整理得：V=vjl+親（1+1"）卡門對數(shù)流速分布公式應(yīng)用在天然河道時，卡門常數(shù)（k）一般可采用0.54,并假定謝才系數(shù)（C）為50,同時將自然對數(shù)化為常用對數(shù)，（1叫=2.31啊）,這時（5）式可寫成：V=V（1.116+0.2671gv）（6）（6）式反映了在一條垂線上任何相對水深處的流速與垂線平均流速的關(guān)系。根據(jù)（6

4、）式，假定垂線平均流速Vm=l,并以不同的相對水深"值代入，便可求得垂線上各種相對水深處的流速值，見表lo表I,"與V關(guān)系表（*,=1）n1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1V1.121.101.091.071.061.041.010.9R0.930.R5吉林水利暢流期不同水深流速測點分布對垂線平均流速的影響孫景春2002年4月根據(jù)表1數(shù)值，以"為縱坐標，V為橫坐標繪得的曲線即為暢流期理論垂線流速分布曲線，見圖I圖I幡流期理論垂線流速分布曲線圖圖I幡流期理論垂線流速分布曲線圖2誤差分析由于現(xiàn)行的流速儀測流方法中，施測水面及河底流速時，不論方

5、式如何，儀器都不能恰好放在理想的水面及河底處，因而便帶來一定的誤差。2.1懸桿懸吊流速儀根據(jù)河流流域測驗規(guī)范（下稱規(guī)范），測水面流速時，流速儀轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)部分不得露出水面。測河底時，應(yīng)將流速儀下放至0.9m水深以下，并應(yīng)使儀器旋轉(zhuǎn)部分的邊緣離開河底25cm。在這里為了分析問題，假定水面測點的儀器實際位置在水面以下0.1m,河底測點的儀器實際位置在河底以上0.08m,以這樣的儀器位性代入（6）式，即可得出水面、0.2、0.6、0.8m水深（自水面算起）及河底的測點流速的公式：水面：1.116+0.267lg旦晉Vo.o=Vw(0.2水深：V0.2=Vw(1.116+0.267lg0.8)0.6水深：

6、V0.6=Vm(1.116+0.2671g0.4)0.8水深：當HN0.4m時，V0.8=Vm(1.116+0.267lg0.2)當H<0.4m時，*8=4(1.116+0.2671g亨)河底：Vi.o=匕1.116+0.267也亨)將上述各式代入規(guī)范規(guī)定的垂線平均流速計算公式，便可求得幅流期二點法、三點法及五點法“實測的”垂線平均流速二點法：當H20.4m時，vzw2=Vm（1.116+0.1335®.16）當H<0.4m時，vm2=vjl.116+0.1335版噌三點法：當H20.4m時，V，m3=Vm(1.116+0.089lg0.064)當H<0.4m時，V

7、's=*,(1.116+0.089也直窘)五點法：當H>0.4m時，(1.116+0.0267-.0.08H-0.008lg用+0.08011g0.32+0.05341g0.2)“實測的”垂線平均流速Vw的相對誤vz-VV，w=二2LKvm-i.可利用上述各式計算二點法、三點法及五點法“實測的”垂線平均流速的相對誤差：二點法：當H20.4m時，52=0.116+0.1335lg0.16當H<0.4m時，=0.116+0.1335lg三點法：當H>0.4m時，53=O.U6+O.O89lgO.O64當H<0.4m時，$3=。.116+0.089也ri五點法：當H&

8、gt;0.4m時，為=。116+0.0267lg但咽。'008+0.0801IgO.32+0.05341g0.22.2懸索懸吊流速儀假定水面測點的儀器實際位置在水面以下一9吉林水利暢流期不同水深流速測點分布對垂線平均流速的影響孫水春2002年4月=0.116+0.02671g03H-0.03圖2不同測點數(shù)目的水淬垂線平均流速相對誤差關(guān)系曲線圖0.1m,河底測點的儀器實際位置在河底以上0.3m。用分析懸桿懸吊流速儀的方法，也可得出用懸索懸吊流速儀二點法、三點法及五點法“實測的”垂線平均流速的相對誤差:二點法：當H21.5m時，2-0.116+0.13351g0.16當HVl.5m時，02

9、4必=0116+0.13351&巖5三點法：當H>L.5m時，$3=0.116+0.0890).064當HV1.5m時，為=0116+0.089«也晉五點法：當H>I.5m時，H20.0801lg0.32+0.05341g0.2應(yīng)用上述各式，假定不同的水深H,便可求得用懸桿、懸索懸吊流速儀時，在不同水深下各種流速測點分布的垂線平均流速的相對誤差,見表2。衰2不同敲吊式各種水深垂線平均流速相對誤差(%)懸殲懸吊懸索懸吊二點法三依法五次法二點法三點法五.叔法0.33.92.10.41.0L.O1.01.01.00.93.32.51.51.01.00.41.01.02.

10、02.01.01.0011.01.01.73.01.01.0-0.31.01.01.25.01.01.0-0.91.01.00.610.01.01.0-1.71.01.0-0.2根據(jù)表2的數(shù)值，便可繪制懸桿、懸索懸吊方式不同測點數(shù)目的水深與垂線平均流速誤差關(guān)系曲線，3結(jié)語從圖2可以得出下面幾點結(jié)論：(1) 懸桿懸吊流速儀測速，水深在1.05.0m時，五點法的誤差小于二、三點法，而二、三點的誤差基本相同。(2) 懸桿懸吊流速儀測速在水深小于0.5m時，二、三點法的誤差隨水深減小而增大，且水深越小時，其誤差遞增率越大。當水深小于0.4m時，其誤差在2%以上。(3) 懸索懸吊流速儀測速，當水深大于4

11、.0m時，五點法的誤差在1%以內(nèi)，比二、三點法的誤差小；同時也比懸桿懸吊五點法誤差小。其原因在于懸索懸吊時河底點離河底距離較懸標懸吊時大，所以流速偏大，抵嘗了因計算方法本身偏小的部分誤差。(4) 水深在4.0m以下，懸索五點法比懸桿五點法的誤差大?？贗nfluenceofflowvelocitymeasuringpointdistributionunderdifferentwaterdepthduringopenriverperiodtomeanvelocityofplum-lineSUNJing-chunAbstract:Thepapercarriesonthetheoryanalysisofplumb-linemeanflowvelocityerrorlawbycausedthevariousflowveloci