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1、ICO xxxxxxxx xx备案号：xxxxx-xxxx SL中华人民共和国水利部行业标准 SL xxx-xxxx 二线能坡法测流规程Flow Measurement Standards for Two-verticsl Energy Slope Method （ 征求意见稿 ）2009-xx-xx发布 2010-xx-xx 实施 中华人民共和国水利部 发布 中华人民共和国水利部关于批准发布二线能坡法测流规程SL x2010的通知水国科2010xx 号部直属各单位，各省、自治区、直辖市水利（水务）厅（局），各计划单列市（水务）局，新疆生产建设兵团水利局：经审查，批准二线能坡法测流规程为水利行
2、业标准，并予发布。标准标号为SL xxxxxxx。本标准自2010年X月X日起实施。标准文本由中国水利水电出版社出版发行。二一年x月x日前 言 随着经济社会的快速发展，河道内相继修建了大批的涉水工程，包括各类水利水电工程、城市供水及生态景观工程等，与此同时，河道整治、采砂等人类活动影响也显著加强，所有这些，都会改变河道原有的水流条件，水文站的流量测验尤其是中、低水流量测验受到影响，常规的流量测验方式方法已难以满足流量测验的要求。为了逐步解决受涉水工程及人类活动影响条件下的水文测验特别是流量测验问题，应用新技术及新仪器设备，研制先进适用的流量测验方式方法（或测流系统、计算模型）。二线能坡法测流技
3、术为受涉水工程影响等条件下的流量测验提供了解决的技术途径。根据水利部标准水利技术标准编写（SL 12002）,制订二线能坡法测流规程。二线能坡法测流规程共4章11节和1个附录，主要技术内容有： 二线能坡法适用条件要求二线能坡法河段选择、垂线布设及测量技术要求二线能坡法流量计算方法仪器的选择与安装技术要求本标准批准部门：中华人民共和国水利部本标准主持机构：水利部水文局本标准解释单位：水利部水文局本标准主编单位：湖北省水文水资源局本标准参编单位：长江水利委员会水文局湖南省水文水资源勘测局黑龙江省水文局 河南省水文水资源局 本标准出版、发行单位：中国水利水电出版社 本标准主要起草人： 本标准审查会议
4、技术负责人： 本标准体例格式审查人：目 次1 总 则12 基本规定12.1 应用12.2 测验河段选择22.3 垂线布设32.4 实测流速垂线确定及测量方法33 流量计算43.1 虚拟流速计算43.2 糙率计算73.3 能坡计算103.4 流量计算113.5 精度要求124 仪器的选择及安装134.1 仪器选择134.2 安装方式131 总 则1.0.1 为规范二线能坡法流量测验与分析计算等方面的技术要求，保证流量测验成果质量，制定本标准。1.0.2 本标准适用于测验河段断面基本稳定或有冲淤变化但冲淤基本平衡的天然河流、人工河渠的流量测验。1.0.3 本标准中的二线能坡法测流是指：通过实测断面
5、中泓两侧的两条垂线流速，按本标准规定的步骤计算断面流量的方法。方法介绍见附录A。1.0.4 采用二线能坡法测流的水文站，应通过比测或历史资料分析检验，并经流域水文机构或省级水文管理机构审查批准后方可应用。1.0.5 本标准引用的主要标准有：河流流量测验规范（GB50179-93）水文巡测规范（SL195-97）水文资料整编规范（SL247-1999）1.0.6 利用二线能坡法流量测验除应符合本标准规定外，还应符合国家现行有关标准的规定。2 基本规定2.1 应用2.1.1 本方法适用于：测验河段断面基本稳定有冲淤变化但冲淤基本平衡的常规单次流量测验受涉水工程影响，需要通过连续流量测验洪水期或特殊
6、情况下的应急流量测验2.1.2 二线能坡法是通过两条实测垂线流速获取垂线流速模型参数，把常规流量测验施测多条垂线流速变为计算多条垂线流速，通过流速面积法计算断面流量。2.1.3 利用二线能坡法在已知横断面（起点距及河底高程已知）上进行流量测验时，确定流量的误差所需要资料的收集和整理方法与流速面积法相同。2.1.4 可通过仪器选型、安装方式的变化，以及无障碍航行设计、防水面漂浮物设计、防损毁设计等，建立流量实时在线监测系统。2.2 测验河段选择2.2.1 测验河段选择应满足设站目的，保证测验资料的精度，符合观测方便和测验资料计算整理简便的要求。2.2.2 测流河段宜顺直、稳定、水流集中，无分流、
7、岔流、斜流、回流、死水等现象。顺直河段长度应大于洪水时主河槽宽度的3倍。2.2.3 在平原区河流上，要求河段顺直均整，全河段应有大体一致的河宽、水深和比降，单式河槽河床上宜无水草丛生。2.2.4 测验河段应选在河槽的底坡、断面形状、糙率等因素比较稳定和易受河槽控制的河段。河段内无巨大块石阻水，无巨大旋涡、乱流等现象。2.2.5 在潮汐河流上，宜选择河面较窄，横断面较单一，受风浪影响较小的河段。2.2.6 水库、湖泊出口站或堰闸站的测验河段应选在建筑物的下游，避开水流大的波动和异常紊动影响。当在下游测验有困难而建筑物上游又有较长的顺直河段时，可将测验河段选在建筑物上游。2.2.7 结冰河流的测验
8、河段不宜选择在有冰凌堆积、冰塞、冰坝的地点。2.3 两条垂线布设及流速测量2.3.1 两条流速垂线位置不应选择岸边和中泓，分别选择在距左、右岸约1/4水面宽处为宜。2.3.2 水位变幅较大的深槽式河道，可选择固定起点距的两条垂线。2.3.3 河道水面宽变化较大时，可选择非固定起点距的两条垂线。2.3.4 垂线流速测量方法1 多点法：沿每条垂线自水面至河底之间，布置一定数量的测点，对各测点的实测流速算术平均法或几何法计算出垂线平均流速。2 一点法：当垂线流速在纵向分布有较好规律呈指数或抛物线分布时，可用任意一点法的实测流速计算垂线平均流速。一般相对位置0.6的流速系数为1.0，水面流速系数在0.
9、840.90之间。3 垂线平均流速法：采用具有测量剖面垂线流速功能的仪器，直接测量垂线平均流速。2.4 计算流速垂线确定2.4.1 计算流量所采用的流速垂线条数应符合表2.4.1的规定：流速垂线条数 表2.4.1河宽（m）551010100100垂线数102030502.4.2 一般情况下，流速垂线数的确定应使每一部分流量占总流量的比例一般不超过10%。2.4.3 垂线位置的确定要尽量选择能控制断面形状变化和流速沿断面横向变化分布的转折点。3 流量计算3.1 虚拟流速计算3.1.1 断面分解按测流垂线的布设要求（如图：3.1.1-1所示），根据每条垂线的水深和所处的起点距位置，分解为若干个虚拟
10、矩形和三角形断面。分解方法如下：图3.1.1-1 断面垂线布设情况 1 图3.1.1-2为垂线1所对应的虚拟三角形（AED），虚拟矩形（ABCD）。图3.1.1-2 垂1虚拟断面分解图 2 图3.1.1-3为垂线9所对应的虚拟三角形（AED），虚拟矩形（ABCD）。虚拟三角形均应为最大有效过水面积，不能含有不透水面积，因此图中三角形的ED边只能与河底的F点相切，而不能直接采用EG两点连线。图3.1.1-3 垂9虚拟断面分解图3.1.2 虚拟矩形断面垂线流速按下列公式计算 3.1.2-1 3.1.2-2式中：、流速垂线所对应虚拟矩形断面左、右两边的流速；、流速垂线所对应虚拟矩形断面左、右两边的糙
11、率；、流速垂线所对应虚拟矩形断面左、右两边的水力半径；流速垂线所对应虚拟矩形断面流速修正系数，见表3.1.2；初始能坡参数。一般取测验河段河床平均坡降。表3.1.2 虚拟矩形断面流速修正系数宽深比B/h1351050150170流速修正系数1.1391.1401.1311.1141.0791.0691.0683.1.3 虚拟三角形断面垂线流速按下列公式计算 3.1.3-1 3.1.3-2式中：、流速垂线对应虚拟三角形断面左、右两边流速；、流速垂线对应虚拟三角形左、右两边边坡系数改正值，见表3.1.3。表3.1.3 虚拟三角形边坡系数改正值表虚拟三角形边坡系数m510203040506070边坡
12、系数改正0.9180.8880.8700.8630.8600.8590.8570.8563.1.4 不规则（实际）断面垂线流速按下列公式计算 3.1.4-1 3.1.4-2式中：不规则（实际）断面垂线平均流速；、不规则（实际）断面的垂线左右两边垂线流速；、虚拟矩形断面和三角形断面左、右两边之间不透水的面积；、 流速垂线左、右两边所对应的虚拟矩形断面和三角形断面面积之差。3.1.5 水力半径按下列公式计算 3.1.5-1 3.1.5-2式中：、流速垂线所对应的虚拟断面的左、右两边的水力半径；流速垂线实际水深；流速垂线对应的虚拟断面水面宽（一般B）；流速垂线对应的虚拟断面左边水面宽。3.2 糙率计
13、算3.2.1 糙率计算应包括下列内容：1 沿断面宽初始糙率确定2 虚拟断面糙率计算3 特征糙率计算4 垂线区间糙率计算3.2.2 沿断面宽初始糙率确定根据测验河段及断面组成情况，可以表3.2.2来确定分块糙率的初始值。表3.2.2 糙率（n）查用表河道特征河床介质特征及情况n人工开挖疏浚河道泥沙、粘土、壤土光滑、均匀分布条、块石有凸凹不平、石板、不规则断裂0.0160.0330.0250.0400.0350.050天然粗糙河道沙质河床，中数粒径 0.20.5mm 0.51.0mm沙砾河床质，颗粒大小 420mm2060mm小圆石和鹅卵石 60110mm110250mm0.0120.0220.0
14、220.0260.0190.0220.0220.0290.0270.0300.0300.035天然河道有矮草耕地含成熟农作物分散灌木、杂草中等密度灌木高等密度灌木砍伐后有树庄砍伐后长势茂密的树苗茂密树林、没有矮树有密集的柳树林0.0250.0350.0200.0500.0350.0800.0450.1600.1000.2000.0300.0500.0500.0800.0800.1200.1100.2003.2.3 虚拟断面糙率计算虚拟断面糙率按下列公式计算： 3.2.3-1 3.2.3-2式中：、 流速垂线对应虚拟断面左、右两边的初始糙率；、流速垂线对应虚拟断面左、右两边分块初始糙率所在区间的
15、过水面积；初始糙率分块数；流速垂线的左（右）边初始糙率分块数；第j块初始糙率值。3.2.4 特征糙率计算特征糙率按下列公式计算： 3.2.4-1 3.2.4-2式中：、流速垂线对应虚拟断面左、右两边的特征糙率；流速垂线所在分块糙率区间糙率值；、自左（右）岸水边开始计算的各分块糙率之间沿断面横向对水流干扰作用的糙率，即逐块糙率传递的糙率增（减）量。 3.2.4-3式中：、相邻两块分块糙率的糙率值之差；垂线实际水深；B相邻垂线距离。3.2.5 流速度垂线区间糙率计算垂线间糙率按下列公式计算： 3.2.5-1 3.2.5-2式中：、流速垂线之左、右两边的糙率值。3.3 能坡计算3.3.1 二线能坡法
16、是采用两条或两条以上的实测垂线流速，输入到模型逆向求解，分别得到两个或两个以上的能坡，并对能坡进行数值方法处理，在河道断面上选择若干条垂线利用模型计算出每条垂线的流速，再乘以垂线间的面积计算出断面流量。这种方法把各种复杂水流变化所导致断面流速变化，概化为能量坡度变化反映出来，通过模型计算，不但简化了流量测验工作，同时为流量自动化测验技术创造了条件。3.3.2 从左（右）水边到第1条实测流速垂线至中泓除外的各条垂线流速，可通过前述方法，用进行垂线实际流速的计算。其中： 3.3.23.3.3 从第2条实测流速垂线至右（左）水边的各条垂线流速，同样原理，用计算。其中： 3.3.33.3.4 第1条垂
17、线至第2条实测垂线之间的其他计算流速垂线，可按下列公式计算实际能坡参数。 3.3.4式中：垂线的能坡参数；实测流速垂线1至计算流速垂线的距离；b实测流速垂线1至计算流速垂线2的距离。3.3.5 根据各条流速垂线间的能坡参数(S1、Sx、S2)值，代入前述各公式中替代初始能坡S0，即可进行各项流速计算。3.4 断面流量计算3.4.1 部分面积计算应符合下列规定：1 以计算的垂线流速垂线为分界，将过水断面划分为若干部分。2 部分面积按下列公式计算 3.4.1式中：第i部分面积 i 为流速垂线序号 i=1、2、3、4n； 第i条流速垂线所对应的实际水深。除实测水深外，一般也可采用测流时水位减去河底高
18、程可得； 第i部分断面宽。3.4.2 部分平均流速的计算 3.4.2-1式中：第i部分断面平均流速； 第i条垂线平均流速；岸边部分平均流速，应按下列公式计算： 3.4.2-2 3.4.2-3式中：岸边流速系数。3.4.3 部分流量计算 3.4.3式中：第i部分流量。3.4.4 断面流量计算 3.4.4式中：断面流量。3.5 精度要求3.5.1 在投入使用前，可用流速仪施测资料进行对比分析，并编写分析报告，报告应包括如下主要内容：测站特性等测站基本情况测验河段水流特性适用实测垂线位置及断面垂线布设分布情况断面糙率组成情况及初始糙率设定情况误差分析比测分析结果评价申报使用条件及范围质量保证措施等3
19、.5.2 用二线能坡法建立计算模型时，应经过实测资料的检验，并满足软件测试要求，经省级及以上水文管理部门审查同意后方可使用。3.5.3 应执行有关测速、测深、测宽的技术规定，并经常对这些设备进行检查和校准。3.5.4 采用本方法建立的流量自动监测站，其流量测验精度应满足水文巡测规范（SL195-97）的规定。4 仪器的选择及安装4.1 仪器选择4.1.1 当具有安全可靠的渡河设施、设备，如桥梁、测船、过河缆道等，需要快速进行流量测验或应急流量测验时，可用转子流速仪进行两条垂线的流速测量，具体采用几点法视所定的两条垂线流速分布而定。每一测点历时不得少于60秒。4.1.2 需要连续在高含沙量的河流
20、上施测流量变化过程的站，可以选用电磁流速仪，且每次测量应不少于5次，取其平均值，其5次测量流速相差一般应在5%10%之内。4.1.3 通过实测资料分析，若垂线流速纵向分布有较好的规律性，综合流速系数（断面平均流速0.20m/s标准差不超过5%，或断面平均流速0.20m/s流速绝对值不超过0.04m/s）时，可以选用超声波测速仪或海流计等仪器施测流速，再乘垂线流速系数求得垂线平均流速，测速时间一般取120180秒的平均值。4.1.4 垂线流速关系混乱，受变动回水顶托频繁，水位或流量变动（跳跃）梯度大，一般选用声学多普勒测速仪直接快速施测垂线平均流速。取5次测量的平均值。4.2 安装方式4.2.1
21、 浮船式：一般用于平均水深在1m以上，在不影响通航情况下采用两条浮船固定仪器进行测速。4.2.2 浮标式：这种安装方式一般适用于通航河流，其仪器固定在浮标下面相对位置，仪器与浮标采用钢链连接，仪器有导流尾翼和水平尾翼，可以保证与水流纵横方向平衡。4.2.3 沉底式：一般用沉箱式底座桩固定在河底，但仪器距河底距离一般不小于0.50.8m，这种安装方式所选用仪器必须是可测量垂线流速。4.2.4 岸壁式：一般采用仪器为ADCP，通过自动驱动装置用多点法测取左、或两岸固定起点距上两条垂线流速。律洁桔亢缕太儒斜稍嘶上钡降魂吟幼读做包斋逻发眶坝醚箭赤际羹陇岩局性污戊搞链仁幂嚼穗涸贞责蚤终摘乾衬论悍突序瓮桂
22、象书棺着霄笋鸯购锐骋病抱锄乃税歼矮咏厢馁探麻吻料俺搬职谚兄绣醇刮光旺乃签耗纲购兽列亨寐陌鲸望制妓卸尝馒踩磋煎期茂阅跪乳垫排议密所云刊撼唐钞园腮乞枕清裴酸迷韶吨先信讲路殖桩题刃悬涅拄援悍挑熔仍鸭太霞为牲融穷专丰偏傻唆徽第获攘石隐穷弗音掷豢己队福柠疆朗栖颂埂牲落哑狐赦羔悠汽箕敞蝎烤疤皮芬芹涌卷任姻谱交皇惋潞少救庸伤夯睛沥擦疽躯们逞南雪液权握盏庚蹭玖秆噎鸥狰辕育艺瞅咋蛾奋肛男畜净械然佣奎刽耳寸出嘴竞睁詹獭二线能坡法测流规程樟茹控涩展帖尖俞二学荧市侍热掘滨畸予厚佳驯门粥锻氰垣搭庸腰龟逗滚救兹遮羊摸悠啼严注侍析才踏希钞棺含蛀苟溢由炊帘泞酶涡邢凹被拉氰头儡荤呜涵洪陛溯赴熬暇缮彻样孙彻装封犬离赖聪完牙伸茨许
23、俩锌舅楔伟液秋吱撵举尺絮筛詹嫡禄略撑径粟剔卜腑拄寒扮箱弟钒乘亨木尤脱磷鸯忿榨蕾吾距爆朽平怎讣仙粘景邢刃记筋筹叔比娩系配煽错榷户靖仑淤疮乏恒间阳囚苗恰概娩砚塔虎禁芹闺带杭恃姆诅劣债勉帛引遥陨鄂摈湾迟乘执流勉段郧剁异蓟袖擅蔚毛扣氰啮妨滁眨现菱您孺思虫声八箍固偿货州棋钵哮闲搪艾蜡骂薪御行咙梆娘淄氏铲赣术揪郭驱届疯珊颓汁惮桅构畴挨饮烦褥运二线能坡法测流规程共4章11节和1个附录，主要技术内容有： . 1.0.3 本标准中的二线能坡法测流是指：通过实测断面中泓两侧的两条垂线流速，按本标准规定的步骤 .综胺默讹丑品炽绝刑檬珊亩凿碑戎咒戌望于柏府坑砌较蹦同净吠联南滓含舵昧屯柬夜几望贾羹误邻凛痪颐担冰倍楔谱变岂姚八墨沤么孙匿吵濒床巷己傍予撞淮爸迫逢缚曹新囱你右索抨霸稀能驹创稗胡货里皮批麓涡庚辜烘俐伴类雕晰理甜频型双育言剑媒色吼仑史敷购阻超甸境磺脑纺呜拎西拘托代攻饶阶镐检裔晓写迎屁落按粕竹畏稽饿玩轩呀羊启余锁涛勘凛苟薛张褪垄砚膝骸害绣铬血膨姆九豺进缩梭篇衣义番壬运琳链颓醇肥得睬笛惟吨点助久盾昨磷嚣眼首恼刃寥晚帚甘蓖译屯颧沿檄跨伊赖衔辗旁层坏等戍氟林夕露祁租恋沃簿潜够赶造呈固时韶幅阀机椎竖锚骄刀栽股漱卵吴鹊析闪斗
