專利名稱：一種測取河道斷面上定點流速的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對江河水等天然河道和人工河道的流量測量領域，特別涉及的是一種測取河道斷面上定點流速的方法及其裝置。
目前，我國乃至世界各國，最常用的天然河道流量的測量方法，是在水流斷面上選定若干個(5～30不等)點，通過船或纜道用鉛魚將流速儀由水面沉入水中測出多點流速后再算出垂線的平均流速和用部分流速面積法求出流量。洪峰期間用船的方法測流對測繪人員危險很大，常有事故發(fā)生。用纜道的方法需在河兩岸建鐵塔或支架，工程造價非常高。這種測流手段在洪峰期由于鉛魚搖擺度很大，發(fā)生纜索斷裂或鉛魚拋出造成的危害性很大，不但設備損壞，還會發(fā)生人員傷亡事故。而且這種方法測洪能力也有限，通常只能測到20年左右一遇的洪水。這種測流方法一直沿用至今。
近年來出現的一種關于簡化測流的計算方法，是通過測量河道斷面上固定一點的流速，求出“能坡”再計算流量，從而將繁雜的測流工作簡化到只需測一點的流速。這種先進的方法，減少了測流的工作量。但如果測量一點流速的方法不變，還是沿用測船、纜通加鉛魚的老方法，則工程造價高，測流工作危險性大、測洪能力低的問題依然沒有解決?！澳芷路ā钡膬?yōu)越性也發(fā)揮不出來。
因此本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種測流手段簡單、工程造價低，安全可靠、測洪能力高，使用“能坡法”計算流量的測取河道斷面上定點流速的方法和裝置。
本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現的一種測取河道斷面上定點流速的方法，將裝有流速儀的懸浮器在非工作狀態(tài)時被纜索懸浮固定在河底部；工作時，利用懸浮器產生的浮力把流速儀由河底輸送到測取點流速的位置，并通過纜索懸浮固定后，測取定點位置的流速；檢修時，利用懸浮器產生的浮力，把流速儀輸送到河面進行。
一種測取河道斷面上定點流速的裝置，包括流速儀和纜索，所述的流速儀固裝在懸浮器上；懸浮器通過可控制其升降并與固裝在河床上的錨樁滑動連接的纜索與岸上的控制器連接。
本發(fā)明裝置的懸浮器是用輕質材料制成的柱狀體與浮桿固接組成，在柱狀體的頭尾端還固接有可與纜索連接的連接裝置。
懸浮器的兩個連接裝置與多普勒流速儀探頭的兩個端子分別連接并分別與兩根纜索固接，纜索上套有導管，導管與固裝在懸浮器附近河床上的錨樁固接，纜索在導管內可滑動，纜索的另一端與岸上的控制器如絞車連接。
導管外還可以套有護管，該護管與從錨樁至岸邊每隔2～8米處固裝于河床上的固線樁固接。
本發(fā)明的積極效果是1.由于在原理和裝置上有兩大特點，即巧用上浮力和流速儀懸在水當中。利用上浮力輸送流速儀到設定位置，整套裝置簡單，安全可靠。與傳統的測船、纜道加鉛魚的漂浮式流速法相比，在思路上完全相反，前者要依靠龐大的纜道系統支持，把幾十甚至幾百公斤重的裝有流速儀的鉛魚從空中往下輸送到水里，很長的力臂，搖擺度大，遇上大的飄浮物，如樹木等常有危險發(fā)生，本發(fā)明則僅用一個可產生一定浮力的懸浮器來輸送流速儀，工作簡便，安全可靠。懸浮器在工作狀態(tài)時，可避開漂浮物影響，并具有自我保護的功能；非工作狀態(tài)時停在水底，不影響水面情況。
2.由于本裝置的每個部分和各種固定樁均可按百年一遇洪水流速及河道沖淤變化情況設計，按千年一遇洪水校核，必要時還可繼續(xù)加固，因此可測到各種頻率的洪水。
3.本發(fā)明裝置的造價極低，而且省工、省時，全套設備加施工費用不超過6萬元，而近年來在長江口施工的兩套漂浮式測流平臺，工程投資分別達65萬元和45萬元。
4.本發(fā)明與“能坡法”相接合，由于只需測斷面上固定一點的流速，因此信息源簡單，便于實現測流自動化。


圖1是本發(fā)明裝置連接關系示意圖；圖2是懸浮器的結構示意圖；圖3是懸浮器的工作狀態(tài)圖；圖4是懸浮器的另一種工作狀態(tài)圖。
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明本發(fā)明是利用上浮力的原理，將裝有流速儀1的懸浮器2在非工作狀態(tài)時受纜索3的拉力被懸浮固定在河底部。工作時，纜索放松，利用懸浮器2產生的浮力把流速儀1由河底輸送到測取點流速的位置后，再利用纜索將其懸浮固定，便可進行定點位置的流速測量。檢修時纜索放松，利用懸浮器2產生的浮力，把流速儀輸送到河面進行檢修。
實現上述方法的裝置是，把流速儀1固裝在懸浮器2上，懸浮器2通過纜索3與岸上的控制機構6連接，所述的纜索3與懸浮器2固接并與固裝在河床上的錨樁7滑動連接，其另一端與岸上的控制器6連接，纜索3在控制器6的作用下，可將懸浮器2固定于水中任何高度。
如圖2所示的懸浮器結構示意圖，懸浮器2是用工程塑料做成的空心或實心的圓柱體203與浮桿202固接組成，用鋁合金制成的浮桿202斷面是工字形，也可以是圓形或其它形狀，浮桿的長度大于圓柱體的長度，懸浮器的長度遠遠大于它的外徑，在圓柱體203的頭尾端還各有1個與纜索3連接的連接裝置201，在圖2所示的連接裝置201是固接于懸浮器上的卡環(huán)，該卡環(huán)同時起到固接圓柱體和浮桿的作用，連接裝置也可以制成其它結構。當然懸浮器也可做成空心或實心圓柱體或有一定坡度的錐體或實心的有射線筋板的柱狀體，只要對水流產生阻力為最小的各種形狀的懸浮器都不脫離本發(fā)明的實質。
如圖1所示是本發(fā)明裝置連接關系的具體實施例，懸浮器的尾端指向水流方向并以一定角度懸浮固定在水中，將固接于懸浮器2尾端上的多普勒流速儀1探頭的兩個端子與兩個連接裝置201分別連接，兩個連接裝置201與兩根纜索3分別固接，纜索3的另一端與岸上的控制器6如絞車連接。在懸浮器2附近如垂直位置的河床上固裝有兩根錨樁7，系于懸浮器2上的兩根纜索3在錨樁7與絞車之間各套有導管4，導管4分別與錨樁7固接，兩個固接點與懸浮器2上的兩個連接裝置201之間的纜索最好分別垂直于水面，使懸浮器在垂直拉力的作用下，平行于水面或與水平面有一定角度，可根據測流點水深情況選擇如圖3或圖4所示懸浮器的兩種工作狀態(tài)。纜索3在外力作用下在導管4內滑動，本裝置中的流速儀也可以使用機械式或其它電子式流速儀。
為安全起見，套于纜索上的兩根導管4并行套入護管5內。在錨樁7與絞車6之間每間隔5米處安裝鋼筋固線樁8，其根數與測流點距岸邊的距離有關。護管5固定在固線樁8上。
本發(fā)明裝置所用纜索的抗拉強度應大于懸浮器的浮力，固線樁和錨樁等的安全系數應根據有關設計規(guī)范中對水上水下部件的要求標準確定。
本裝置在不工作時，將流速儀懸浮固定在水底部位置。工作時，絞車放松纜索，懸浮器在浮力作用下把流速儀送到測流點位置后，又被纜索懸浮固定住。此時流速儀就可進入工作狀態(tài)，如多普勒探頭將所測信號通過纜索傳遞給岸上的信號接收器，便可應用“能坡法”及時計算出水流量。當流速儀需要檢修時，絞車放松纜索，懸浮器在浮力作用下將流速儀送至水面進行維護修理。
本發(fā)明的工作原理是利用懸浮器的上浮力，把流速儀由河底方便快捷的輸送到測流點測取定點位置的流速。并通過“能坡法”計算流量。由于不需建平臺、鐵塔和垮河纜道，不占用空間，不影響水面情況，整套裝置造價很低，且安裝方便省時安全，易操作，測流迅速，而且由于本裝置的每個部分和各種固定樁均可按百年一遇洪水流速及河道沖淤變化情況設計，按千年一遇洪水校核，必要時還可繼續(xù)加固，因此可測到各種頻率的洪水，而且可靠性高，因此具有巨大的經濟效益和社會效益，必將給水文測量史上帶來一場重大技術變革。
權利要求
1.一種測取河道斷面上定點流速的方法，其特征在于一種裝有流速儀(1)的懸浮器(2)在非工作狀態(tài)時被纜索(3)懸浮固定在河底部；工作時，利用懸浮器(2)產生的浮力把流速儀(1)由河底輸送到測取點流速的位置，并通過纜索懸浮固定后，測取定點位置的流速；檢修時，利用懸浮器(2)產生的浮力，把流速儀輸送到河面進行。
2.一種測取河道斷面上定點流速的裝置，包括流速儀(1)和纜索(3)，其特征在于所述的流速儀(1)固裝在懸浮器(2)上；懸浮器(2)通過可控制其升降并與固裝在河床上的錨樁(7)滑動連接的纜索(3)與岸上的控制器(6)連接。
3.根據權利要求2所述的一種測取河道斷面上定點流速的裝置，其特征在于所述的懸浮器(2)是由輕質材料制成的柱狀體(203)與浮桿(202)固接組成，在柱狀體(203)的頭尾端還固接有可與纜索(3)連接的連接裝置(201)。
4.根據權利要求3所述的一種測取河道斷面上定點流速的裝置，其特征在于懸浮器(2)的兩個連接裝置(201)與多普勒流速儀(1)探頭的兩個端子分別連接并分別與兩根纜索(3)固接，纜索(3)上套有導管(4)，導管(4)與固裝在懸浮器(2)附近河床上的錨樁(7)固接，纜索(3)可在導管(4)內滑動，纜索(3)的另一端與岸上的控制器(6)連接。
5.根據權利要求4所述的一種測取河道斷面上定點流速的裝置，其特征在于所述的導管(4)外套有護管(5)，該護管(5)與從錨樁(7)至岸邊每隔2～8米處固裝于河床上的固線樁(8)固接。
6.根據權利要求2～5之一所述的一種測取河道斷面上定點流速的裝置，其特征在于所述的控制器(6)是絞車。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測取河道斷面上定點流速的方法和裝置,將流速儀1固裝在懸浮器2上,懸浮器2通過可控制其升降并與固裝在河床上的錨樁7滑動連接的纜索3與岸上的控制器6連接,利用上浮力的原理,裝于懸浮器2上的流速儀1可被送至水中任何高度上進行測流。由于不需建平臺,鐵塔,和跨河索道,工程造價極低又省工省時,可測到各種頻率的洪水,且測流方便迅速,與“能坡法”相結合計算河道流量具有極大的經濟效益和社會效益。
文檔編號G01F1/52GK1180161SQ96109888
公開日1998年4月29日 申請日期1996年10月4日 優(yōu)先權日1996年10月4日
發(fā)明者顏開, 宋希武 申請人:水利部水利信息中心, 中國凱發(fā)實業(yè)有限公司