平原灌区末级渠道量水试验研究

平原灌区末级渠道具有流量小、流量变化频繁、变幅大、多泥沙、多杂质、坡降缓的特点,要求量水建筑物水头损失小、抗淤积能力强。为了掌握流量过程,以便对灌区用水进行科学管理,必须开发和推广易于自动监控的先进量水设施。鉴于此,在河套灌区沙壕渠试验站建造了机翼形量水槽并对现有的文丘利量水槽进行试验,试验结果表明：两种量水槽基本符合平原灌区末级渠道的量水要求。     

灌区小型梯形渠道圆直形量水槽试验

为了缓解灌区小型梯形渠道量水设施短缺的问题,设计了一种简易的圆直形量水槽。通过π定理推导量水槽流量的函数关系式,在3条梯形渠道上选用5种收缩比进行现场试验,分析了圆直形量水槽的量水性能指标。结果表明:基于π定理和灌区现场试验得到的流量公式平均相对误差为2.32%;对于坡度大于1/300的梯形渠道,量水槽收缩比小于0.5时,槽前弗劳德数可以满足测流要求;量水槽壅水高度在18.8 cm以下,不影响渠道的正常运行;圆直形量水槽可以在灌区小型梯形渠道上进行测流。     

U形渠道平底抛物线形量水槽的研究

前言U 形渠道在国内已广泛应用,但 U 形渠道的量水问题尚未得到满意的解决。我们针对泾惠渠灌区斗渠以下清水、浑水、冰水交替灌溉的情况,通过大量室内试验及现场测定,提出了适合 U 形渠道测流的平底抛物线形量水槽。(一)平底抛物线形量水槽的构造根据我国北方灌区渠道输沙、过冰的特点,以及量水建筑物应有的量水精度、幅度、坚固性、少壅水、工程量小等要求,提出了三种新型量水设备:平底三角形量水槽、平底 U 形量水槽和抛物线形量水槽。经过水力试验造型,以平底抛物线形量水槽为     

U形渠道弧底平板闸门水力性能研究

为解决灌区U形渠道缺少流量测控设施的问题,根据U形渠道断面尺寸设计一种弧底平板闸门,由闸板和闸墩组成。设计1∶1、2∶3、1∶2共3种收缩比的闸门,采用原型试验和数值模拟相结合的方法研究弧底平板闸门的水力性能。结果表明：不同收缩比的闸门水面线变化规律基本一致,但水头损失随着收缩比的减小而增大。优选收缩比为1∶1的弧底平板闸门作为U形渠道测控设施,建立闸孔出流测流公式。通过Flow-3D软件得到渠道弧底平板闸门上、下游断面水流流速和佛汝德数沿程分布规律,不同开度下的闸前流速分布规律一致,最大流速位于中垂线处自由水面中心以下区域。闸门上游佛汝德数小于0.5,符合测流条件,下游佛汝德数最大值的区域集中于闸后贴近渠壁两侧的自由水面。研究结果可作为U形渠道测控设施的设计和优化提供依据。     

矩形渠道闸前水流水力特性试验研究

根据试验测得的矩形渠道在不同流量、不同闸门开度情况下的闸前流速、水深、流量数据和计算的闸前各断面的动能修正系数,对闸前流速分布规律进行了研究,结果表明:在同一闸门开度、同一流量下,随着距闸前距离的增大,动能修正系数减小,即流速分布越来越均匀;在同一闸门开度、同一断面下,随着流量的增大,动能修正系数增大,即流速分布越来越不均匀;在同一断面、同一流量下,随着闸门开度的变大,动能修正系数变小,即流速分布越来越均匀.     

抛物线形量水槽设计与应用

随着灌区管理体制和农业水价改革的推进,采用精确量水技术计量收取水费已经成为实现科学灌溉管理和农业节水的重要手段。抛物线形量水槽是一种适用于任何形式U形渠道测流的量水设施。本文介绍了抛物线形量水槽的结构形式及流量计算,提供了不同规格U形渠道抛物线形量水槽的选型设计方法,阐述了量水槽的应用限制及安装施工,便于灌区生产单位使用。     

机翼形量水槽流量自动监测系统及应用

灌区干支渠道测流多采用流速仪断面测流方法,测流工作量大,耗费时间长,效率低。结合大型输水工程的糙率原型观测测流工作,将机翼形量水槽应用于大型输水干渠的测流中,并开发了流量自动监测系统,监测系统对干渠的整个输水过程进行了实时监测,获得了整个灌溉期间干渠的水量和流量变化。这一技术对灌区信息化建设具有重要的实际意义。     

田间便携式短喉槽水力特性试验研究

结合临界流原理,提出适用于灌区田间进水口水量计量的新型量水设备——田间便携式短喉槽,以满足量水槽结构简单、水头损失小、量水精度较高、流量计算公式简明的要求。田间便携式短喉槽是一种喉道宽度为76 mm、槽底为平底的短喉道量水槽。在自由出流、淹没出流两种工况下对不同流量下的水力特性进行试验研究,结果表明:该量水槽过流顺畅,量测流量最大可达40 L/s,能够满足灌区末级渠道的量水要求;断面流速分布为中间流速大、两侧流速较小,且自由出流工况下的流速略大于淹没出流工况下的流速;水头损失较长喉槽的小;根据对弗劳德数的分析得到临界水深断面位于喉道后半段;通过回归分析得到田间便携式短喉槽的上游水深—流量计算公式,其最大测流误差为9.16%,满足灌区田间量水精度要求。     

陡坡U型渠道量水槽适宜收缩比研究

为了找到对坡度大于1/200的U型渠道量水槽较为适宜的收缩比,以椭直形量水槽为研究对象,选择4种规格、6种坡度的U型渠道,设计7种收缩比开展了灌区田间试验。基于量纲分析法推求相对流量和相对水深的函数关系,并结合田间试验数据拟合出量水槽的流量公式,对比分析了量水槽的测流精度、佛汝德数和壅水高度。结果表明：坡度大于1/100时,量水槽无法测流;对于坡度在1/200～1/100之间的U型渠道,当量水槽的收缩比控制在0.550～0.580时,槽前佛汝德数均小于0.5,测流精度较高,平均相对误差为2.22%,最大相对误差为5.0%,槽前最大壅水高度为16.6 cm,不影响渠道的正常运行。研究成果可为陡坡U型渠道量水槽选择适宜的收缩比提供参考。     

U形渠道圆柱体量水槽研究

基于前人圆柱体量水槽测流原理分析，得出了底部为圆弧两侧为斜坡的U形渠道圆柱体量水槽的流量理论计算公式，提出其流量校正系数可以由相对能量(上游水头与底部弧段弦长之比)的函数求得，并根据试验资料建立了相对能量和相对流量(实际流量与计算流量之比)的无因次关系式。并在试验水槽中进行了标定，试验表明：相对能量和相对流量具有非常好的相关关系，量水槽的测量相对误差为3.78%，最大淹没度为0.84，量水槽的断面收缩比建议采用为0.57～0.69。该种量水槽具有结构简单，施工制作容易，可以拆卸，不产生淤积，使用方便。     

Ⅴ型短顶堰及便携式巴歇尔水槽模型试验介绍

Ⅴ型短顶堰适用于中小型渠道的流量测量,用时可以卡放在渠首闸门槽中,结合放水闸量水,测流范围可达到1m~3/s以上。便携式巴歇尔槽,小巧方便,随处可测,测流范围可达到18l/s,适用于毛渠及田间地头很小流量的测量。文中给出了两种量水设施的设计尺寸,可以做为灌区及工农业用水的量水设施选型。     

南水北调中线输水渠道的漫溢现象分析

针对南水北调中线输水渠道缺少调节水库的现实情况,采用一维非恒定流数学模型,模拟了渠道中某一节制闸出流量以不同速率关闭而导致上游渠道中出现的水流漫溢现象。结果显示,水流漫溢现象最先发生在被关闭节制闸前。闸下出流量的变化速率越快,出现漫溢的时间也越短,闸门关闭期间的闸前水位上涨速度与闸下出流量的变化速率呈线性变化关系。实际条件下,为尽量避免出现漫溢事故,应尽量缓慢关闭闸门,延长渠道出现漫溢的时间,以留出更多的时间去启动退水闸或其他分流设施。     

灌溉渠系量水技术

为促进合理灌溉，节约用水，推广二种量水建筑物：（１）Ｕ形渠道平底抛物线形无喉段量水槽是一种临界水深槽，它具有过水平稳、量水准确、实测简单、造价便宜。（２）闸前短管式量水放水闸，是在放水闸门前安装一个短管，在其上安设取压管或量水井，短管的类型有斜口圆管、直口回管、矩形短管、文德里短管、圆弧形进口矩形短管式。具有测流范围大、结构简单、造价低廉、管理方便，水头损失小，量水精度高、不淤积等特点，适用在多泥沙渠道上。     

机翼形量水槽在不同渠道结构型式中的应用分析

机翼形量水槽具有结构简单、操作简便、测量精度高、水头损失小等诸多优点,是农田水利及灌区灌溉管理迫切需要推广的技术之一,对于灌溉利用系数的提升具有重要意义。本文以室内模型试验为基础,对机翼形量水槽在矩形、梯形和U形渠道中的应用效果进行了对比分析,对于机翼形量水槽在农田水利及灌区节水灌溉中的推广使用具有借鉴意义。     

梯形渠道机翼形量水槽设计

本文针对我国农田灌溉中使用的梯形渠道机翼形量水槽,通过对其测流原理、基本结构的分析,结合运行过程中实时采集数据,对其应用测流性能和实际运行效果进行分析研究。通过试验数据分析,机翼形量水槽实际应用时满足应用条件且精度符合量水规范要求。进一步研究,得到了其应用时的一些性能参数指标,表明其灵敏度较高且连续性较好,在目前的灌区现代化管理中基本适用。     

高水头闸室平板闸门小开度流量系数试验研究

高水头闸室闸门小开度情况下,根据闸前的水流流态可分为闸前有长有压段、短有压段两类,根据闸后水流流态可分为自由出流和淹没出流两类.平板闸门的流量系数公式形式应随着闸前闸后的水流条件的不同而不同,对于不同的类别应采取相应的流量系数公式进行计算.通过试验推导出高水头闸室平板闸门小开度闸前为长有压段闸后为自由出流的闸孔处流量系数,为工程设计和运行提供了试验依据.     

南水北调中线干渠弧形闸门过流能力校核分析

精确的计算过闸流量十分重要,它可以保障渠道保质保量的配水,确保渠道安全运行。基于现有南水北调中线工程总干渠的设计资料,按照弧形闸门闸孔淹没出流的计算原理,应用现行的几种计算弧形闸门过闸流量的公式对南水北调中线总干渠节制闸的过流能力进行计算,并将其结果和设计流量、加大流量进行比较和分析,结果显示部分闸门的过闸流量达不到其渠段设计流量,得出如果按设计流量调水时,渠道的设计流量无法通过闸门,从而导致渠道有漫顶危险的结论。总结了在计算过程中误差存在的原因,并给出了加大闸门宽度以确保实际工程运行安全和经济社会效益最大化的建议。     

南水北调中线工程分水口敏感性研究

南水北调中线工程按闸前常水位方式运行,分水口(退水闸)流量变化会引起渠道水位的波动,工程正常运行要求渠道水位下降速率不超过0.15 m/h。为了满足这一要求,构建南水北调中线工程一维水力学模型,分析分水口(退水闸)流量变化引起的渠池下节制闸闸前水位的变化过程,进而确定其敏感性。结果表明:同一渠池、同一工况下,不同分水口的敏感性不同;渠道流量越大,分水口的敏感性越小。但是不同渠道流量下的分水口敏感性差异极小,在实际运行中可忽略其影响,用不同渠道流量下的敏感性平均值来最终表征敏感性。     

南水北调中线干线节制闸过流公式率定及曲线绘制

南水北调中线线路长、分水口门多、无在线调蓄水库,且正处于初期运行阶段,需逐步建立健全各类闸门技术档案,尤其是率定各类闸门过流公式和绘制闸门控制运用图表,这对于精确实施渠道控制、指导闸门日常控制操作、保障输水调度安全具有重要意义。以刁河节制闸为例,基于量纲分析法,在孔流条件下利用南水北调中线干线通水运行观测数据开展了节制闸过流公式率定,并在此基础上绘制出节制闸不同闸前、闸后水位差下的过闸流量与闸门开度关系曲线。结果显示：量纲分析法物理概念比较清晰,公式形式较为简单,率定工作量大大降低,实测流量与计算流量误差基本在±6%之间,而平均误差约为3%,率定精度较高,具有较强的实际应用和推广价值;同时节制闸过闸流量曲线的绘制,为日常调度人员掌握过闸流量变化、适时开展闸门调度提供了决策依据。     

水闸下游渠道中水深变化规律的试验研究

运用全组合试验设计法的思想对水闸下游渠道中流态转变时水流特性进行试验研究。通过放水试验,研究矩形水槽内闸后水深h与流量Q、渠道纵坡i、闸前水头H、闸门开度e等物理量之间的关系。试验得出水闸下游渠道中的最大水深并非对应于渠中的最大流量,它与闸门开度、闸前水头有关。根据试验结果得出了跃前水深h1、跃后水深h2的经验公式。