河道流量视频测验技术应用研究及误差分析

新时期背景下的智慧水利建设对流量测验的简便性、准确度和连续性提出了更高要求,传统的接触式测流方法逐渐难以满足需要,为了充分利用现代化视频图像识别和人工智能技术优势,从而为河道流量测验工作提供全新的解决方案,以视频非接触式流量测验方法为研究对象,研究建立基于时空影像法（Space-Time Image Velocimetry,STIV）的视频测流计算方法,选取福建省闽江建溪流域七里街水文站作为示范应用站进行流量比测试验,并对试验结果进行精度评估及误差分析。结果表明：以水位分段的一元线性定线方式建立七里街水文站的流速流量相关关系效果较好,实际有效比测水位范围为89.41～100.43 m,流量范围为69.31～9 122.57 m3/s,关系线系统误差最大为0.11%,随机不确定度最大为7.80%,相对误差均在±8%以内,与比测结果对照良好,各项指标精度符合规范要求,据此得到的水位～流量关系曲线可作为七里街水文站的推流方案;视频测流方法作为非接触式的新仪器方法具备测量快速、安全高效、全量程监测、受极端情况影响小、成本低等优势,测流结果精度较高,安全性好,测流范围广,具备应用于实际测验工作的...     

大型水泵流量测定方法研究

介绍了大型水泵几种流量测定方法的基本原理，从准确性、实用性和经济性三个方面进行比较。结果表明：探针可以准确测得水泵流道三维流速分布，求得单泵流量，流量测定精度达±(1.6~2.0)%，与现有的盐水浓度法相当，高于流速仪法。探针测流法还具有操作简便、试验成本低的优点，可以推广应用。     

轴流泵流量监测装置系统的开发与

流量是水泵的一个重要参数,它不仅对于泵站管理者具有重要的意义,也是水泵性能评估的一个重要的考察依据。对于叶轮直径比较大的水泵而言,流量的监测非常困难,运用流道超声波等一般测流方式不仅所需成本非常高而且保养维护比较困难。对比而言差压法测流所需成本非常低而且保养维护方便,因此本文从差压法测流这一原理以及设备需求等几个方面系统的介绍了武汉市后湖排污泵站特殊工况条件下对流量测试设备提出的多个技术难题。同时,也介绍了实现多个流量测试设备与监控设备的通讯和协调的措施及方法。实际标定的结果及软件、硬件结果分析表明该工程所采用的各项设备均达到预定指标。     

基于Mann-Kendall法的房山区降水量时空分布变化趋势分析

本文运用Mann-Kendall法对房山区20个雨量站1980—2013年降水量时空分布及其变化趋势进行了分析研究.结果表明:房山区春、秋、冬降水量变化均呈显著增加态势,降水量增加的趋势自1985年前后开始,该区降水集中在夏季且变化趋势并不显著,造成区域全年降水量虽呈整体增多趋势,但增加并不显著;降水量空间分布呈现西部...     

颗粒料质量流量测量误差动态估算方法

提出了一种利用冲量原理测量固体颗粒物料实时物料速度和质量流量的方法,同时给出了一种可动态估算速度和质量流量测量误差的方法.利用自行设计的实验装置,并采用大豆作为实验材料进行了测量误差估算的实验,实验结果表明:在所设计的实验条件下,估算的质量流量相对误差最大值为4.00％,平均相对误差为1.44％;估算的速度相对测量误差最大值为9.69％,平均相对误差为5.03％,动态测量精度和总质量计量精度之间有较好的相关性.     

基于电容法的非接触式土壤水分传感器设计与性能分析

针对接触式土壤水分传感器存在对土体破坏大及使用安装、更换困难等问题,设计了一种基于电容法的非接触式土壤水分传感器。借助网络矢量分析仪对传感器环形探头在不同介电常数的有机溶液中进行测量,确定了传感器环形探头电容变化范围为7.08~22.75 p F。选取11种不同电容值高频瓷片分别与102 n H的绕线电感进行并联谐振试验,得到的测试结果与仿真结果的决定系数达到了0.98,检测电路的测量精度能够满足传感器的设计要求。以北京地区粘壤土作为测试样本,对传感器输出与对应的测量值进行了多项式拟合,决定系数达到了0.995 9,系统的稳态与动态性能均能满足土壤水分的检测要求。通过试验分析了温度对传感器输出的影响,将传感器输出结果与温度进行线性拟合,决定系数达到了0.987 9。进一步提出了能量指数Ka,通过试验的方式确定了传感器的纵向影响范围为10 cm,横向影响范围为5 cm。最后对比试验表明,所设计的土壤非接触式水分传感器与国外同类产品性能相当,能够满足土壤非接触式测量的要求,但具有更高的性价比,为同类产品的国产化奠定了基础。     

基于流速法与环境流量的生态需水研究

受人类活动与社会经济发展的影响,湖北省部分河流出现水资源短缺,水环境恶化、水生态退化趋势,以上问题已严重威胁人类的生活和社会经济的可持续发展.以湖北省典型河流为研究对象,在流速法的基础上考虑环境流量指数因素,计算河流生态需水,并联合Tennant法生态需水计算结果,对二者结果进行综合考虑,确定综合条件下的生态需水量,为...     

明渠非满管电磁流量测箱测试评价

为明确非满管电磁流量测箱在明渠正常输水及不同干扰物存在条件下测流结果的精确度及稳定性,将不同流量测箱与标准流量计在不同工况条件下的测量结果进行对比分析,结果表明：超声、压力液位流量测箱在不同工况下与标准流量计测得流量数据符合测流精度要求;从测流数据的稳定性角度考虑,超声、压力液位流量测箱测量数据的标准差等参数较压力A型流量计低,压力液位流量测箱的误差分布在0.047 28～0.091 34,超声液位流量测箱的误差分布在0.047 50～0.092 50,压力液位A型流量计误差分布在0.044 90～0.092 30;从宁夏灌区实际情况考虑,超声、压力液位流量测箱能在不同工况下工作且精度较高,可以适当推广应用.     

基于图像法的谷物流动特性测试分析

图像法是一种基于图像处理技术的非接触式测试手段,随着计算机技术与图像处理技术的发展,图像法被广泛应用于各个领域的测试工作中.通过对图像法测试技术的研究和对谷物在垂直管道中流动状态的观察与分析,提出了一种利用图像法测量谷物流动特性的新方法,并对所测得的信号进行统计及频谱分析,得到了谷物在垂直管道中流动时的一些特性,为谷物气力输送机械的设计与优化提供了参考依据.     

基于力矩平衡点法的北京市生态系统服务价值时空分布

以北京市为例,在计算1993年、2001年和2007年三期土地利用生态系统服务价值的基础上,基于力矩平衡点法分析了生态服务功能价值的重心变化情况,研究了北京市生态系统服务价值分布的时空变化及变化原因。结果表明:北京市生态系统服务总价值先增加后减少,从1993年的297.69亿元增加到2001年的299.05亿元,在2007年又降低到292.12亿元;不同土地利用类型的生态系统服务价值的重心转移情况表明,耕地、草地、湿地的价值重心从1993年到2007年,一直由南向北移动,推动了总价值的重心变化,公园绿地、林地的重心变化始终为由北向南;不同功能生态系统服务价值的重心转移情况表明,废物处理、气候调节、气体调节、食物生产、土壤形成与保护、娱乐文化的价值重心由南向北移动,原材料的价值重心呈由北向南移动,生物多样性的价值重心呈由西向东的移动趋势,而水源涵养的价值重心在1993年到2001年由北向南移动,2001年到2007年则是由南向北移动。研究结果为北京市的政府决策和生态环境保护政策制定提供了依据。     

基于水面一点法的明渠流量计算方法研究

针对当前接触式流速仪测流难度大的问题,提出了一种非接触式流量计算方法。由于渠道水流中垂线平均流速与断面平均流速近似相同,垂线平均流速与垂线水面处流速的比值为恒定值,因此可以通过该恒定值与中垂线水面流速、断面面积三组参数实现对明渠断面流量的计算。以东深供水工程某段矩形明渠为研究对象,对不同垂线上实测流速进行积分计算垂线平均流速,通过实测流速拟合抛物线函数流速分布公式计算垂线水面处流速,同时将垂线平均流速与垂线水面处流速的比值作为流量系数。结果发现,基于该流量系数的计算流量与实测流量十分接近,表明本文提出的水面一点法保证测流精度的同时能有效降低测流难度。提出的基于水面一点法的明渠流量计算方法具有较高精度,可为东深供水工程渠道流量实时监测及其他灌区快速测流提供理论依据。     

基于Tennant改进法的讨赖河生态流量分析与评价

基于冰沟水文站、鸳鸯池水库站的长序列水文资料,通过Tennant法、中位数改进法和众数改进法对比分析,最终确定了讨赖河干流在一般用水期和用水高峰期的生态流量,同时对现状水平年的生态下泄流量进行对比评价。结果表明:①冰沟水文站用水高峰期生态流量为2.332 m~3/s,一般用水期为1.258 m~3/s;而鸳鸯池水库站用水高峰期生态流量为0.989 m~3/s,一般用水期则为0.778 m~3/s;②现状水平年(2016年)冰沟水文站、鸳鸯池水库站的用水高峰期和一般用水期月平均流量均可达到相应生态流量的最佳范围;③2016年,冰沟水文站在一般用水期生态流量达到最佳生态流量的天数为181 d,鸳鸯池水库站的一般用水期生态流量达到最佳生态流量的天数为137 d,达到极好生态流量的天数为19 d,达到好的生态流量的天数为22 d。因此,冰沟水文站、鸳鸯池水库站均可基本满足河道一般用水期的生态流量。     

基于回归等值线法的不同下垫面红壤水分时空变化规律研究

基于回归等值线法对百喜草覆盖、百喜草敷盖和对照处理的红壤水分时空变化进行了比较分析。结果显示,从年初到年终,随时间的推移,各处理各层土壤含水量均表现出"先减小,后增大"的趋势。在测定深度内,随土层深度增加,各处理各层土壤含水量却表现出"先增大,后减小"的趋势。百喜草覆盖处理,特别是上中层土壤含水量,随时间变化较大,与气候和百喜草生长密切相关,但随深度变化,层间土壤含水量变化较慢;百喜草敷盖和对照处理,土壤含水量受土层深度因素影响更明显。对于百喜草敷盖处理,随深度变化,层间土壤含水量变化较慢,但对于对照处理,随深度变化,层间土壤含水量变化较大。     

明渠非标准断面法测流水位流量关系的率定及影响因素分析

为探究明渠非标准断面法测流的水位流量关系曲线的率定问题,以新疆第三师某团场25处渠道量水断面为研究对象,利用FlowTracker 2手持式声学多普勒流速仪进行了水位流量关系率定工作.根据实测结果,率定了各渠道量水断面的水位流量关系曲线,并对所率定出的曲线进行了符号检验、适线检验和偏离数值检验及误差分析,在此基础上,对流量拟合参数的影响因素进行了分析.结果表明：所率定的25处渠道量水断面中,14处具有稳定的水位流量关系,5处受回水影响、6处受渠道淤积影响为不稳定的水位流量关系;在渠道粗糙系数Ra、边坡系数m及坡降i相同的条件下,流量拟合参数与渠道底宽b总体上呈正相关;在渠道粗糙系数Ra、边坡系数m及底宽b相同的条件下,流量拟合参数与渠道坡降i总体上呈负相关.研究结果可以为灌区自动化量水设备测流准确性的校核提供参考依据.     

基于电容水位计的明渠流量实时监测系统研究

采用明渠均匀流理论通过实时检测渠道的过水深度实现对多种断面渠道流量的监测和计量,为此利用电容量随极板间介质变化的原理,设计了新型数字电容式水位传感器,测量结果不受温度和杂质的影响.电容信号检测使用高集成的电容数字转换器AD7746,提高了测量精度,并交由MSP430F149单片机进行处理.信号由单片机通过RS232总线传出,通过GSM网络进行无线传输,在监控中心,由RS232总线上传给上位机进行控制.由单片机和上位机均进行水位和流量的处理,数据分别在信号采集和监控处由LCD和上位机显示,实现水位流量的实时监测.     

基于Mann-Kendall的嘉陵江流域降水量时空分布规律研究

了解流域尺度降水的变化,对于研究气候变化对水资源和水文过程的影响具有重要意义.本文对嘉陵江流域9个气象站点的1961—2018年58年间的实测降雨资料,进行Mann-Kendall非参数检验,并结合GIS空间分析技术,探讨了嘉陵江流域降水强弱时间周期及降水分布特征.结果表明:流域多年平均降水量为954.1mm,1984...     

冲量法谷物流量测量系统的试验研究

根据精细农业研究的实际要求，首先在不考虑外部振动的情况下设计了一种基于冲量原理的谷物流量测量试验装置。该装置由自行研制的冲量传感器、数据采集器和谷物流动模拟箱体组成。试验结果表明，这种装置测量误差的绝对值小于5%，在此基础上又进行了谷物产量时监测系统的试验研究，试验结果表明，在引入外部机械振动的情况下，经过滤波处理系统测量误差的绝对值小于8%。     

基于激光对射阵列的谷物流量监测装置研究

针对联合收获机刮板式输粮装置内谷物分布不均、流量难以准确测量的问题,开展了刮板式输粮的联合收获机谷物流量监测方法研究,设计了基于激光对射阵列的谷物流量监测装置,主要由激光对射阵列、升运器转速传感器、数据处理模块和谷物流量计量显示终端组成。当升运器刮板输送谷物经过激光对射阵列时,会阻断激光发射器发出的红外光线,激光接收器由于无法接收到红外光信号,输出信号发生变化,通过定时采集激光接收器输出信号变化可获取谷物分布信息;同时,升运器转速传感器输出转速信号,谷物流量数据处理模块将采集到的升运器转速信号和激光对射阵列信号经滤波、整形后,与人工测定的谷物容重信息送至谷物流量计量软件系统,以分层积分法处理后,将谷物流量、谷物容重和升运器转速实时显示在终端上。为了验证基于激光对射阵列原理的谷物流量监测装置性能,选择含水率为14.7%的南梗5055号水稻,开展了室内台架试验。结果表明:谷物含水率相同的情况下,基于激光对射阵列原理的谷物流量监测装置室内台架试验测量结果相对误差≤3.00%,为田间谷物流量在线监测提供了技术基础。     

基于微波传感的颗粒肥料质量流量测量方法

施肥量动态高精度测量是实施变量施肥的前提。针对目前测量肥料质量流量方法在田间应用时仍存在测量不准确和无法适应工作环境等问题,开发了一种基于微波法的颗粒肥料质量流量测量系统,提出了一种流量质量测量模型和测量方法。以农用颗粒状肥料史丹利15-15-15和撒可富15-15-15为实验对象,控制微波传感器距离和肥料的排肥速度,对数据采用卡尔曼滤波进行平滑处理。实验数据分析表明：颗粒肥料回波信号的主导频率仅与电动排肥装置和传感器的距离有关,而功率谱密度仅与肥料颗粒数有关;通过最小二乘法建立两种复合肥的实际质量流量和传感器输出值的响应关系,两种复合肥响应关系的决定系数R2均不小于0.9858,并对响应关系进行了验证。撒可富15-15-15的测量范围为1.1198~2.0659g/min,最大测量误差为6.35%;史丹利15-15-15的测量范围为1.0719~1.8779g/min,最大测量误差为4.85%,其测量性能符合作业需要。