如何**測(cè)量流量斷面？

上海鉑拓能源科技有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事能源存儲(chǔ)、工業(yè)節(jié)能改造、新能源汽車(chē)熱管理、流量計(jì)先進(jìn)材料應(yīng)用以及特殊工況用儀器儀表系統(tǒng)解決方案的科技型企業(yè)。

隨著人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，日益增長(zhǎng)的用水需求與水資源短缺之間的矛盾越來(lái)越嚴(yán)重，水資源短缺已經(jīng)成為全球性的問(wèn)題。如何提高水的使用效率成為了促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。而對(duì)于河流流量的監(jiān)測(cè)則是對(duì)水資源進(jìn)行調(diào)度和充分利用的基礎(chǔ)。

另一方面，在防洪、防汛的過(guò)程中，也需要進(jìn)行河流流量的測(cè)量和監(jiān)測(cè)。在上游所監(jiān)測(cè)的流量數(shù)據(jù)通常是下游地區(qū)進(jìn)行泄洪、調(diào)度、分流等決策重要依據(jù)的一部分。除此之外，對(duì)于水文、生態(tài)和環(huán)保的科學(xué)研究課題來(lái)說(shuō)，有時(shí)需要研究降水、地表水（江河湖泊以及水庫(kù)、溪流、溝渠等）地下水之間的循環(huán)、轉(zhuǎn)換的規(guī)律以及自然河流的自?xún)舻茸匀换謴?fù)功能的規(guī)律，均需要進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)。

因此，如何準(zhǔn)確地測(cè)量流量，在現(xiàn)今水環(huán)境監(jiān)測(cè)和發(fā)展中起著越來(lái)越重要的作用。

在對(duì)灌區(qū)或河道進(jìn)行流量測(cè)量時(shí)，無(wú)外乎用接觸式超聲波測(cè)流方案和非接觸式雷達(dá)測(cè)流方案。超聲波方案通過(guò)超聲波對(duì)水中懸浮物的多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)流速測(cè)量，如圖1所示；而雷達(dá)方案則通過(guò)雷達(dá)波在水體表面的多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)表面流速測(cè)量，但雷達(dá)流速儀需要通過(guò)特定的模型算法（與斷面粗糙度、坡度、斷面形狀、水位深度均相關(guān)）將表面流速轉(zhuǎn)化為斷面流速，測(cè)量示意圖如圖2所示。

兩種方案在進(jìn)行流量計(jì)算時(shí)，除了上述流速測(cè)量值外，均需要測(cè)流斷面的面積，而過(guò)流斷面面積取決于水位和斷面形狀。水位可通過(guò)水下的壓力式水位計(jì)或者安裝立桿上的雷達(dá)水位計(jì)測(cè)量獲取，而斷面形狀的獲取則有多種方案可選。當(dāng)流速和斷面面積都具備后，通過(guò)流速面積法即可求得斷面的瞬時(shí)流量（此流量通常為體積流量，如需流體的質(zhì)量流量，還需要對(duì)流體的密度進(jìn)行測(cè)量）。

渠道斷面測(cè)量通常沿渠道/河道中心軸線用皮尺量出渠道的里程，從0+000樁號(hào)開(kāi)始，每隔20米標(biāo)上一個(gè)橫斷面樁號(hào)，有重要水利附屬設(shè)施或渠道地形變化較大的地方增加橫斷面樁號(hào)。用水準(zhǔn)儀從首級(jí)控制點(diǎn)引測(cè)高程到斷面中樁，由此整理各中樁里程和高程成圖便得到渠道縱斷面圖。然后進(jìn)行橫斷面測(cè)量，通常橫斷面測(cè)量有二種方法：第一種是實(shí)地丈量法，即從中樁開(kāi)始向橫斷面兩側(cè)用兩把直尺垂直相交量出地形線上各點(diǎn)的間距和高差，整理數(shù)據(jù)繪成橫斷面，這種方法要求施測(cè)人員必須測(cè)量到斷面上各特征點(diǎn)；第二種方法是實(shí)地丈量結(jié)合全站儀測(cè)量，在地勢(shì)平坦易于行走的地方采用實(shí)地丈量法，其它位置則采用全站儀測(cè)量，其優(yōu)點(diǎn)是省時(shí)省力，尤其可解決高邊坡上施測(cè)人員無(wú)法丈量斷面的難題。

對(duì)于渠道一直有水的情況，可以考慮利用水下多波束設(shè)備進(jìn)行斷面測(cè)量。多波束測(cè)深系統(tǒng)能同時(shí)發(fā)射數(shù)十個(gè)相鄰的窄波束，配合微處理器精確測(cè)出，并以圖像顯示一定寬度的渠道深度、范圍、形狀以及渠底的地貌。