数相乘，作为一个影响因素，并将多个影响因素，求其均方根差。
[0022] 评估原型观测方案的相对不确定度的步骤：用于将测量仪器的均方根差带入 公式： 〇 J K1 对初拟原型观测流量從和初拟测量断面间距/〇进行评估，如果上式成立则将初拟原 型观测流量從确定为原型观测流量β将初拟测量断面间距/〇确定为测量断面间距Ζ，并 进入"实测的步骤"，否则进入下一步骤，其中，本为糙率测定允许相对不确定度，通常设定 1%~5%。其设定依据是：对于长距离输水渠道，糙率多在0. 013~0. 015,本值设为5%时对应 的糙率误差在〇. 001左右，测定精度可以接受；本值设为1%时对应的糙率误差在〇. 0002左 右，测定精度优良，完全可满足工程需求。对于距离长，可用水头宝贵的输水渠道，本宜取小 值。
[0023] 根据确定的满P Z则可以确定上游断面的位置。
[0024] 调整的步骤：用于对初拟原型观测流量從和初拟测量断面间距Z0进行调整，如果 I C1 I > I C21，则增加從，如果I C1 K I C21则增加/〇;之后回到"计算上游测量断 面水深的步骤"。
[0025] 调整减z: 如果I C1 I > I C2 I，表明?对必更为灵敏，将Ot曾加一个增量，回到"计算上游测 量断面水深的步骤"再次进行试算。
[0026] 如果I C1 K I C21，表明?对办更为灵敏，将Z增加一个增量，回到"计算上 游测量断面水深的步骤"再次进行试算。
[0027] 确定Ot曾量时，应参照日常运行时渠道节制闸行程，以方便操作管理，不引发威胁 渠道安全的大幅水位流量波动为原则；确定Z增量时，以50m~100m为宜，增量过小对灵敏系 数影响不显著，计算效率低，增量过大易导致Z过大，增加通讯、测量费用和测量结果的不 确定性。对于距离长输水渠道，Z增量可取大值。
[0028] 实测的步骤：用于根据确定的下游测量断面位置和测量断面间距Z设置测量仪 器，实测流量W，以及上游测量断面水深和下游测量断面水深为。
[0029] 按照确认后的方案，实施糙率原型观测。采用流速仪断面测流精测法(或者走航式 声学多普勒流速剖面仪）施测流量W，采用高精度水准仪施测上游测量断面水深和下游 测量断面水深为。
[0030] 计算的步骤：用于以实测的下游测量断面水深为为下游边界条件，以实测的流量 W为渠道流量，设定糙率试算初始值Λ' = Ar馬，求解方程：
获得沿程水深分布，从而得到试算的上游测量断面水深，未使用脚标则表示所有参 数均为X所对应位置上的参数。馬用于设定糙率试算的下边界值，其大小反映了人们对糙 率设计值与测定值间的偏差范围的判定。根据工程经验，馬取值范围0. 005~0. 01，长距离 输水渠道的该偏差范围通常在±0.005以内，建议馬取0.005。
[0031] 采用标准四阶龙格-库塔法求解方程，获得沿程水深分布，从而得到试算的上游 测量断面水深'。
[0032] 判断的步骤：用于对 \?' ~? \ > 〇· OOlm 进行判断，如果上式成立，则修正糙率值λ"= Y +馬，馬为修正糙率时所取的差量，鉴 于渠道工程上糙率测定精度达到0. 0002即为优良，因此，馬的取值0. 0001~0. 0003。将修 正糙率值，作为新的试算糙率Y并回到"计算的步骤"，否则结束计算，将试算糙率Y作 为糙率测定值4俞出。
[0033] 实施例二： 本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于糙率测定允许相对不确定度本的取值范 围细化。本实施例所述的糙率测定允许相对不确定度本的取值范围是：1%~5%。
[0034]本取值反映了人们对糙率测定精度要求的高低，对于水头充裕、距离较短的渠道 工程，糙率误差的影响相对较小，人们对测量精度要求可较低，允许本取大值；对于水头紧 张、距离较长的渠道工程，糙率误差的影响相对较大，人们对测量精度要求高，本宜取小值。
[0035] 实施例三： 本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于糙率试算的下边界值馬的取值范围的细 化。本实施例所述的糙率试算的下边界值馬的取值范围是：0.005~0. 01。
[0036] 馬取值反映了人们对糙率设计值与测定值间偏差范围的判定，主要受渠道设计与 施工水平影响。对于长距离输水渠道，通常设计单位工程经验丰富，设计方案论证充分，施 工机械化水平高，质量控制严格，糙率设计值与测定值间偏差小，通常在〇. 005以内，可取 小值；对于中小规模渠道，设计与施工水平相对较低，糙率设计值与测定值间偏差大，可达 到0.01，宜取大值。
[0037] 实施例四： 本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于修正糙率时所取的差量馬的取值范围细 化。本实施例所述的修正糙率时所取的差量馬的取值范围是：〇. 〇〇〇1~〇. 0003。
[0038] 馬反映了糙率修正的精度，对于水头充裕、距离较短的渠道工程，糙率修正精度要 求较宽松，馬可取大值；对于水头紧张、距离较长的渠道工程，糙率修正精度要求严格，馬宜 取小值。
[0039] 最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布 置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术 方案（比如各个系数的取值范围、各个步骤的先后顺序等）进行修改或者等同替换，而不脱 离本发明技术方案的精神和范围。
【主权项】
1. 一种长距离输水渠道糙率原型观测测定方法，其特征在于，所述方法的步骤如下： 初拟糙率原型观测方案的步骤：用于初拟原型观测流量'确定下游测量断面位置，确 定该断面水深r2。，初拟测量断面间距/〇; 计算上游测量断面水深的步骤：用于根据渠道结构及水力参数沿程变化情况，划分求 解分段单元，并设定统一的仿真计算距离步长A，以從为上游边界条件，r2。为下游边界条 件，以设计糙率&为计算糙率，求解明渠恒定渐变流方程：计算上游测量断面水深Ji。，式中，X为渠道沿程距离，J为渠道水深，力为水面宽，6。为 渠道底坡，为水力坡度，砂/流量，^为断面面积，A为水力半径，〃为渠道 糙率，未使用脚标则表示所有参数均为X所对应位置上的参数； 计算灵敏系数的步骤：用于将各个渠道参数和水力参数带入公式： dn^CxdQ^C2dy^C2dy2 求解系数g~c3， 其中勺下游 水深灵敏系数； 计算测量仪器的均方根差的步骤：用于将流量测量仪器的基本误差私，水位量测仪器 的基本误差4带入公式：计算测量仪器的均方根差〃 评估原型观测方案的相对不确定度的步骤：用于将测量仪器的均方根差带入公 式： 〇JKx 其中，本为糙率测定允许相对不确定度， 对初拟原型观测流量從和初拟测量断面间距/〇进行评估，如果上式成立则将初拟原型 观测流量從确定为原型观测流量ft将初拟测量断面间距/〇确定为测量断面间距Z，并进入 "实测的步骤"，否则进入下一步骤； 调整的步骤：用于对初拟原型观测流量從和初拟测量断面间距/〇进行调整，如果I6；I>I1，则将增加兑，IKI1增加/〇,之后回到"计算上游测量断面水 深的步骤"； 实测的步骤：用于根据确定的下游测量断面位置和测量断面间距Z设置测量仪器，实 测流量W，以及上游测量断面水深和下游测量断面水深r2; 计算的步骤：用于以实测的下游测量断面水深A为下游边界条件，以实测的流量W为 渠道流量，设定糙率试算初始值/?'=AT馬，馬为糙率试算的下边界值， 求解方程：获得沿程水深分布，从而得到试算的上游测量断面水深J1'，未使用脚标则表示所有参 数均为所对应位置上的参数；馬用于设定糙率试算的下边界值； 判断的步骤：用于对 Lr/ -J11 > 〇. 〇〇lm 进行判断，如果上式成立，则修正糙率值//'=Y+馬，其中馬为修正糙率时所取的差量， 将修正糙率值作为新的试算糙率并回到"计算的步骤"，否则结束计算，将试算糙率// 作为糙率测定值4俞出。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的糙率测定允许相对不确定度本的 取值范围是：1%~5%。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的糙率试算的下边界值馬的取值范 围是：0.005~0.01。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的修正糙率时所取的差量馬的取值 范围是：0? 0001~0. 0003。
【专利摘要】本发明涉及一种长距离输水渠道糙率原型观测测定方法，包括：初拟糙率原型观测方案；计算上游测量断面水深；计算灵敏系数；计算测量仪器的均方根差；评估原型观测方案的相对不确定度；调整；实测；计算；判断。本发明利用测量不确定度理论，评估原型观测方案的科学性，分析水位、流量测量仪器的精度及流量、测量断面间距对糙率测定结果不确定性的综合影响，并可根据设定的相对不确定度，确定合理值，并据此开展糙率原型观测。在计算环节，精细考虑长距离输水渠道结构和水力特性的沿程变化，采用微分形式的恒定渐变流方程试算求解糙率，能够科学、快速设定原型观测方案，提高工作效率，避免不必要的人力、物力浪费。
【IPC分类】G01B21/30
【公开号】CN105091838
【申请号】CN201510473174
【发明人】崔巍, 陈文学, 穆祥鹏, 白音包力皋, 黄子一, 刘慧 , 杨星
【申请人】中国水利水电科学研究院
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月5日