渠道及沟道简易测流方法探讨

张思强

（宁夏回族自治区固原市水利勘测设计院 宁夏固原 756000）

1 渠道及沟道现状

固原市地处黄河流域宁夏回族自治区南部山区。境内地形地貌较为复杂，按地貌类型分为土石山区、河谷川道区和黄土丘陵沟壑区，区域沟壑纵横，数量较多。河流或沟道中，较大河流基本都设立了水文测站，建立了标准测流断面，采用仪器进行准确测流。小河道或沟道均未建立测流断面，早期建设的灌溉渠道或排水渠道也有一部分未建设量水设施，对于这样的一些沟道及渠道该怎样测流，其测流方法有待我们探讨。

2 渠道及沟道简易测流方法

项目规划、水库管理及灌溉管理中常常会遇到一些没有量水设施的测流问题。如在渠道或沟道中，既没有建立标准测流断面和标准量水设施，又没有配备测流设备。遇到这种情况，该怎样测量渠道或沟道的流量，是我们研究和探讨的课题之一。笔者根据实际工作中的一些做法和经验，总结出了在渠道及沟道中测流的简易方法，下面做一具体介绍。

2.1 常用测流方法

截止目前，测流方法很多，常用的有流速仪法和浮标法，其中浮标法测流包括水面浮标法、深水浮标法、浮杆法和小浮标法等，适用于流速仪测流困难或超出流速仪测速范围的高流速、低流速、小水深等情况的流速测验。在此推荐采用简单易行的水面浮标法测算渠道或沟道的流量，虽然其精度较标准量水设施低，但在无标准量水设施的情况下，该方法也是一个较为适宜的选择。

（1）水面浮标法测流是根据观测水流携带漂浮物（浮标）的移动速度，求出水面流速，并计算流量的一种测流方法。该方法是一种粗略测量流速的简易方法，采用一块木片或装有少量水的瓶子（能够随水流漂移且保持稳定的物件均可），在木片或瓶口插上带色小旗作为浮标，利用手表或秒表测定浮标通过渠道或沟道中相距一定距离两点间所用的时间，求出流速。通常用每秒钟内的米数来表示这一速度。利用上述方法测出表层流速，粗略计算流量。因其操作简捷、经济适用、测流历时短，在我市的渠道及沟道流速测验中广泛应用，是目前一种重要的简易测流方法。

2.2 测流的具体步骤

用水面浮标法测流的具体步骤是：首先要选择测流段，制作浮标，然后再测流速和计算流量。测流时应重复数次，取平均值。

2.2.1 选择测流段

选择较规则无弯曲的直流段，水流比较顺直，比降一致，有一定液面高度的渠床或沟床作为测流段，测其过水横断面，即水面宽度、平均宽度或沟渠底部宽度及水面高度。在观测河段上选设上（1－1）、中（2－2）、下（3－3）3 个互相平行且垂直水流方向的一组断面，根据渠道及沟道宽度和水流具体情况可适当增减。渠床及沟床横断面面积可用测量杆在选定断面通过测量几个点位的深度计算出。为避免较大误差，一般渠道至少要有4个测量点，沟道及河道至少要有5个测量点，地形较复杂的河床测量点应加密。计算断面面积取上、中、下3个断面面积的平均值。测流段（1－1至 3－3）纵断面，长度越长测量的精度相对越高，长度以测流段上、下两端测量人员对话清晰为宜。根据实际情况，渠道测流段距离L一般为30～50m，沟道测流段相对要长一些，L约为50～100m，浮标投放点距 1－1断面的距离S以5～10m为宜。要确立观测横断面，一般渠道以梯形断面居多，沟道及河道多为自然河床，近视以梯形断面计。测量出所选测流段的长度L、各观测断面水面宽度B、底部宽度b、水深h。水面浮标法测流断面示意图见图1。

图1 水面浮标法测流断面示意图

2.2.2 浮标制作

凡能飘浮水面的物体，都可制作浮标，如木片、水瓶、麦秸、稻草等材料。在此，选择一块木片或装有少量水的瓶子作为浮标，在木片上或瓶口上插带色小旗，以便识别。

2.2.3 测流速

用简易的水面浮标法测流速，首先在所选河段或渠段的0－0、1－1、3－3断面各安排1人，用秒表、手表或手机计时均可，对准各断面观测人员计时器的时间，即可开始侧流。要将浮标投放在流动水观测断面上游 0－0断面的中央，在无外力的影响下(如风、漂浮物阻塞等)，使漂浮物流经被观测段距离。投放浮标人员在 0－0断面投放浮标后，通知上游观测人员记录浮标通过上游 1－1断面的时间 t1，同时通知下游观测人员浮标已放，提示下游观测人员注意观测浮标，待浮标随水流漂浮到下游断面 3－3时，下游观测人员记录时间t2，再按公式t=t2-t1计算出浮标（水流）通过所选测流段1－1至3－3的时间t，根据距离与速度及时间的关系式 L=νft，计算出测流段的浮标虚流速νf，νf=L/t。再根据浮标系数推算测流段渠道或沟道的流量。

2.2.4 流量计算

按公式Q=Kf·Qf计算流量。式中：Q为计算断面实流量，m3/s；Qf为计算断面虚流量，m3/s；Kf为计算断面浮标系数，可根据实验资料选用，无资料时一般可采用 0.8～0.9；Qf=ω νf，ω 为计算断面过水面积，m2；ω=(ω1+ω2+ω3)/3，梯形断面面积 ωn=(Bn+bn)×hn/2；νf为浮标虚速度，m/s； νf=L/t，L为测流段上下断面间距，m；t为浮标流经上下断面的历时，s；B为断面水面宽度，m；h为断面处水深，m。

2.2.5 测流记录表

为便于观测计算，特意编制了水面浮标法测流记录表，见表1。

3 结语

水面浮标法测流是一种既简单又方便的测流方法。一般顺直渠道测流比较容易，对于沟道及河道来说，由于沟道及河道受地形变化影响大，采用水面浮标法测流时，测流段一定要选择顺直段，并且要具有代表性，以所选测流段的测流数据推算沟道及河道区间流量。因此，选择测流段尤为重要，合理选择测流段是水面浮标法测流精度的关键，也是准确测流的基础。可为项目规划及工程管理提供较准确的基础数据。

表1 水面浮标法测流记录表