畅流期不同水深流速测点分布对垂线平均流速的影响.docx

1、第4期（总第234期）吉林水利2002年4月文章嬉号)1009-2846(2002)04-0018-03畅流期不同水深流速测点分布对垂线平均流速的影响孙景春（白城水丈水资源勘测局，吉林白城137000）»«本丈时畅沈向不同水厚、不向悬币仪客方法时各种沆烂明点分布引起金蝶平均谊速误JL的*1掉性进仔了厦论分析。关词】泌速浏点分布；金蝶平均沆速；动响中圈分类号P332.4文献标识码】B垂线上水面流速；-动力流速；长门常数（清水河流可取用0.4;浑水河流则因含沙量不同，使水流素动强度不同而有变化）；Vw=3=州栅+令"n所=Vo-E-作者简介】孙景春（1959-）M.吉

2、妹大安人.中寺，毕业于吉妹*水利职工中寺险地水丈专北,幼理工fit师.现从亭水丈水黄海在现行的流速仪澳I流方法中，水深的大小、仪器悬吊方武、流速测点分布、仪器转子尺寸、河床糙率以反仪器定位的准确程度等很多因素，都会影响垂线平均流速的测算精度。本文仅就畅流期不同水深、不同悬吊仪器方法进行理论分析，供实际工作中参考。1分析依据依据垂线流速分布的理论模式，卡门对数流速分布公式：（1）式中V垂线上距河底y处的流速（测点流速）；vo-V.V自河底算起y处的相对水深；依据（1）式用积分法求垂线平均流速:。（Vo+-nTj）drj即Vo=*+令将式（2）代入（1）得:v=vw+令+令I叫（3）根据曼宁公式：

3、Vm=±H2/3Zl/2.谢才系数nC=_Lh仍/.Vm=c>/HI即nVHl4i=CVgHI式中Ve线平均流速；H线水深；I水面比降；n河床糙率；C谢才系数；g值力加速度，为9.81。VV.=/HZ上式可写为：V.=vm（4）将（4）式代入（3）式整理得：V=vjl+亲（1+1"）卡门对数流速分布公式应用在天然河道时，卡门常数（k）一般可采用0.54,并假定谢才系数（C）为50,同时将自然对数化为常用对数，（1叫=2.31啊）,这时（5）式可写成：V=V（1.116+0.2671gv）（6）（6）式反映了在一条垂线上任何相对水深处的流速与垂线平均流速的关系。根据（6

4、）式，假定垂线平均流速Vm=l,并以不同的相对水深"值代入，便可求得垂线上各种相对水深处的流速值，见表lo表I,"与V关系表（*,=1）n1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1V1.121.101.091.071.061.041.010.9R0.930.R5吉林水利畅流期不同水深流速测点分布对垂线平均流速的影响孙景春2002年4月根据表1数值，以"为纵坐标，V为横坐标绘得的曲线即为畅流期理论垂线流速分布曲线，见图I图I幡流期理论垂线流速分布曲线图图I幡流期理论垂线流速分布曲线图2误差分析由于现行的流速仪测流方法中，施测水面及河底流速时，不论方

5、式如何，仪器都不能恰好放在理想的水面及河底处，因而便带来一定的误差。2.1悬杆悬吊流速仪根据河流流域测验规范（下称规范），测水面流速时，流速仪转子旋转部分不得露出水面。测河底时，应将流速仪下放至0.9m水深以下，并应使仪器旋转部分的边缘离开河底25cm。在这里为了分析问题，假定水面测点的仪器实际位置在水面以下0.1m,河底测点的仪器实际位置在河底以上0.08m,以这样的仪器位性代入（6）式，即可得出水面、0.2、0.6、0.8m水深（自水面算起）及河底的测点流速的公式：水面：1.116+0.267lg旦晋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：当HN0.4m时，V0.8=Vm(1.116+0.267lg0.2)当H<0.4m时，*8=4(1.116+0.2671g亨)河底：Vi.o=匕1.116+0.267也亨)将上述各式代入规范规定的垂线平均流速计算公式，便可求得幅流期二点法、三点法及五点法“实测的”垂线平均流速二点法：当H20.4m时，vzw2=Vm（1.116+0.1335®.16）当H<0.4m时，vm2=vjl.116+0.1335版噌三点法：当H20.4m时，V，m3=Vm(1.116+0.089lg0.064)当H<0.4m时，V

7、's=*,(1.116+0.089也直窘)五点法：当H>0.4m时，(1.116+0.0267-.0.08H-0.008lg用+0.08011g0.32+0.05341g0.2)“实测的”垂线平均流速Vw的相对误vz-VV，w=二2LKvm-i.可利用上述各式计算二点法、三点法及五点法“实测的”垂线平均流速的相对误差：二点法：当H20.4m时，52=0.116+0.1335lg0.16当H<0.4m时，=0.116+0.1335lg三点法：当H>0.4m时，53=O.U6+O.O89lgO.O64当H<0.4m时，$3=。.116+0.089也ri五点法：当H&

8、gt;0.4m时，为=。116+0.0267lg但咽。'008+0.0801IgO.32+0.05341g0.22.2悬索悬吊流速仪假定水面测点的仪器实际位置在水面以下一9吉林水利畅流期不同水深流速测点分布对垂线平均流速的影响孙水春2002年4月=0.116+0.02671g03H-0.03图2不同测点数目的水淬垂线平均流速相对误差关系曲线图0.1m,河底测点的仪器实际位置在河底以上0.3m。用分析悬杆悬吊流速仪的方法，也可得出用悬索悬吊流速仪二点法、三点法及五点法“实测的”垂线平均流速的相对误差:二点法：当H21.5m时，2-0.116+0.13351g0.16当HVl.5m时，02

9、4必=0116+0.13351&岩5三点法：当H>L.5m时，$3=0.116+0.0890).064当HV1.5m时，为=0116+0.089«也晋五点法：当H>I.5m时，H20.0801lg0.32+0.05341g0.2应用上述各式，假定不同的水深H,便可求得用悬杆、悬索悬吊流速仪时，在不同水深下各种流速测点分布的垂线平均流速的相对误差,见表2。衰2不同敲吊式各种水深垂线平均流速相对误差(%)悬歼悬吊悬索悬吊二点法三依法五次法二点法三点法五.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根据表2的数值，便可绘制悬杆、悬索悬吊方式不同测点数目的水深与垂线平均流速误差关系曲线，3结语从图2可以得出下面几点结论：(1) 悬杆悬吊流速仪测速，水深在1.05.0m时，五点法的误差小于二、三点法，而二、三点的误差基本相同。(2) 悬杆悬吊流速仪测速在水深小于0.5m时，二、三点法的误差随水深减小而增大，且水深越小时，其误差递增率越大。当水深小于0.4m时，其误差在2%以上。(3) 悬索悬吊流速仪测速，当水深大于4

11、.0m时，五点法的误差在1%以内，比二、三点法的误差小；同时也比悬杆悬吊五点法误差小。其原因在于悬索悬吊时河底点离河底距离较悬标悬吊时大，所以流速偏大，抵尝了因计算方法本身偏小的部分误差。(4) 水深在4.0m以下，悬索五点法比悬杆五点法的误差大。口Influenceofflowvelocitymeasuringpointdistributionunderdifferentwaterdepthduringopenriverperiodtomeanvelocityofplum-lineSUNJing-chunAbstract:Thepapercarriesonthetheoryanalysisofplumb-linemeanflowvelocityerrorlawbycausedthevariousflowveloci