一种环境流量确定系统中河道流速的测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水流流速测量装置，特别是一种环境流量确定系统中河道流速的测量 装置。
【背景技术】
[0002] 研究表明，水文过程是水流地貌过程的主要驱动力，对河道地貌起着重要的控制 作用。河道地貌过程是水流生境结构的主要控制因素，地貌过程如泥沙沉积、河岸侵蚀等有 着重要的生态学意义。河道地貌过程也影响着人们对水流及沿岸的开发利用，如修桥、通 航、挖沙、洪水控制等。水流水文过程与地貌过程、生态过程具有密切的交互作用，因此在环 境流量研究中考虑水流地貌过程的需水要求具有重要意义。
[0003] 统计水流地貌过程的需水要求，其中准确的对水流流速进行确定非常重要。现有 技术中，通常采用流速计直接安装在河道底部测量流速的方式，很容易导致流速传感器被 淤泥堵塞，影响流速测量精度。
[0004] 鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
【发明内容】
[0005] 针对上述缺陷，本发明提供了一种环境流量确定系统中河道流速的测量装置，用 以解决上述缺陷。
[0006] 本发明提供了一种环境流量确定系统中河道流速的测量装置，包括一第一固定 杆、一第二固定杆、一固定绳、一滑轮、一传输绳滚筒、一传输绳、一电机以及一重块，所述第 一固定杆和所述第二固定杆分别固定位于河道两侧，所述固定绳的两端分别固定在所述第 一固定杆和所述第二固定杆上，所述滑轮位于所述固定绳上，所述传输绳穿过所述滑轮，一 端与所述重块连接垂直深入河道内，一端固定在所述传输绳滚筒上，所述电机带动所述传 输绳滚筒滚动，还包括一发热电阻丝、一温度传感器板和一统计单元，所述发热电阻丝和所 述温度传感器板固定在所述传输绳上，河水流过所述发热电阻丝后经过所述温度传感器 板，一电源通过所述传输绳与所述发热电阻丝连接，所述发热电阻丝温度恒定，所述温度传 感器板通过所述传输绳与所述统计单元连接，所述统计单元接收所述温度传感器板发出的 水温信号和时间间隔信号，发出河道流速信号。
[0007] 较佳的，所述统计单元包括一数据采集子单元、一水温变化计算子单元、一采样点 流速计算子单元和一河道流速计算子单元，所述数据采集子单元采集所述水温信号以及所 述时间间隔信号；所述水温变化计算子单元接收所述水温信号，计算出水温增加信号；所 述采样点流速计算子单元接收所述水温增加信号以及所述时间间隔信号，计算出不同时间 点处的水流流速信号；所述河道流速计算子单元接收所述水流流速信号，计算出河道流速 信号；所述水温增加信号的计算公式为：
[0009] 式中，Δ T1^为在一定时间内水流流过所述发热电阻丝的水流的温度增加值，取所 述温度传感器板中测量值最高的点为中心点，离所述中心点距离最近且测量值等于河道当 前水温的点为最外点，所述中心点到所述最外点之间共有&个不同温度值，ζ为所述温度值 的序号，Τ。为中心点的温度值，T z为第ζ个温度值处所述温度传感器板测量到的温度值，i 为不同深度的序号，j为同一深度下不同时间点的序号，艮为序号为z的点到所述中心点的 距离。
[0010] 较佳的，所述采样点流速计算子单元计算所述水流流速信号的公式为：
[0012] 其中，At为同一深度下进行多次测量的周期，c。为水的比热容，P。为水的密度， S为所述电热阻丝的表面积，α为S的修正系数，W1^为在At内电源对所述电热阻丝的做 功大小，i为不同深度的序号，j为同一深度下不同时间点的序号，为第i个深度下第j 个时间点处的水流流速。
[0013] 较佳的，所述河道流速计算子单元计算所述河道流速信号的公式为：
[0015] 其中以m个深度为采样点进行统计，且每个采样点处以周期At进行多次测量，共 测量η次，Vs为所述河道流速，i为不同深度的序号，j为同一深度下不同时间点的序号，V u 为第i个深度下第j个时间点处的水流流速，f(i，j)是所述水流流速Vli j的修正系数，V u 波动越小，所述修正系数越大，其计算公式为：
[0021] 在上式中，VaS V u中波动最小的数值，〇为河道流速的波动系数，F为m个深度 且每个深度下η个时间点处的所有所述水流流速的平均值。
[0022] 较佳的，所述温度传感器板呈平板结构，其表面安装有平行排列的Ν*Ν个温度传 感器，其中N为不小于1的整数。
[0023] 较佳的，所述温度传感器等间距排列在所述温度传感器板上。
[0024] 较佳的，所述发热电阻丝呈螺旋状，所述发热电阻丝轴线方向和水流方向相同。
[0025] 较佳的，所述发热电阻丝的轴线与所述温度传感器板所在平面呈垂直关系。
[0026] 较佳的，所述重块为一铁块。
[0027] 较佳的，所述传输绳包括一钢丝绳、一电源线以及一传输线，所述钢丝绳与所述重 块连接，所述电源线一端与所述电源相接，另一端与所述发热电阻丝相接，所述传输线一端 与所述温度传感器板相接，另一端与所述统计单元相接。
[0028] 与现有技术比较本发明的有益效果在于：采用螺旋式电热阻丝，水流方向与所述 电热阻丝的轴线方向相同，对水流流速的影响较小，减小了测量误差；采用温度传感器板能 够增大水流温度的测量面积，从而使得对水温变化的计算更加精确；对多个采样点进行测 量，减小测量误差。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明一种环境流量确定系统中河道流速的测量装置的结构简图；
[0030] 图2为本发明一种环境流量确定系统中河道流速的测量装置中统计单元的功能 框图；
[0031] 图3为一种环境流量确定系统的功能框图；
[0032] 图4为一种环境流量确定系统中太子河中本溪断面形态图；
[0033] 图5Α为一种环境流量确定系统中太子河中本溪断面水位-流量关系曲线图；
[0034] 图5Β为一种环境流量确定系统中太子河中本溪断面水位-平均流速曲线图；
[0035] 图5C为一种环境流量确定系统中太子河中本溪断面水位-湿周关系曲线图；
[0036] 图6为一种环境流量确定系统中太子河中小林子断面形态图；
[0037] 图7Α为一种环境流量确定系统中太子河中小林子河段断面水位-流量关系曲线 图；
[0038] 图7Β为一种环境流量确定系统中太子河中小林子河段断面水位-平均流速曲线 图；
[0039] 图7C为一种环境流量确定系统中太子河中小林子河段断面水位-湿周关系曲线 图；
[0040] 图8为一种环境流量确定系统中太子河中辽阳断面形态图；
[0041] 图9Α为一种环境流量确定系统中太子河中辽阳河段断面水位-流量关系曲线 图；
[0042] 图9Β为一种环境流量确定系统中太子河中辽阳河段断面水位-平均流速曲线 图；
[0043] 图9C为一种环境流量确定系统中太子河中辽阳河段断面水位-湿周关系曲线图。
【具体实施方式】
[0044] 为便于本领域技术人