灌区灌溉水有效利用系数的“首尾测算法”(4)

2019-06-11 12:37

图2-1薄壁堰堰口锐缘加工图

③水流通过薄壁堰板形成的水舌,应完全挑离堰顶射出。水舌上下表面应与大气接触、通气良好,下游最高水位应低于堰顶0.1m,

④堰上水头应大于0.03m.

⑤水头测量断面应设臵在距堰口上游3~6倍堰顶最大水头处。薄壁堰水尺零点高程与堰顶高程相同,水尺零点高程用水准仪确定。当堰顶宽(b)与行近渠宽(B)之比b/B≥0.5时,行近渠槽的长度至少应为槽宽的10倍;当b/B<0.5时,可适当缩短。行近渠槽应断面整齐、顺直、坚固。

⑥水头可用水尺(刻度5mm)测量。 2)三角形薄壁堰

过水断面为三角形缺口,角顶向下。常用的薄壁三角堰堰顶夹角为45o、90o,适用于小流量(Q?100L/s)。堰口与两侧渠坡的距离T及角顶与渠底的高度

P,不应小于最大堰上水头H,。结构尺寸见图2-2。

图2-2 三角形薄壁堰示意图

①自由流流量计算公式

1.5Q?(815)?2gtan(?2)H (2-7)

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式中 Q—流量(m3/s);

H—堰上水头(m); ?—三角堰堰顶夹角(°)

μ—流量系数,一般约为0.6。 当??90o,即直角三角堰时:

Q?1.343H2.47 或Q?1.4H2.5 (2-8) 符号意义同前。

②淹没流流量计算公式:淹没流三角形堰限于田间量水。 对于直角三角堰

Q?1.4?H2.5 (2-9) 其中 ??0.756?(h?0.13)2?0.145 H式中 ?—淹没系数,;

h—下游水尺读数(m) ; H—上游水尺读数(m)。 2)矩形薄壁堰

矩形薄壁堰分为无侧收缩和有侧收缩两类。当堰顶宽度(b)与行近渠槽(B)等宽时称为无侧收缩矩形薄壁堰,堰顶宽度小于行近渠槽宽度时为有侧收缩的矩形薄壁堰。堰口宽度b≥0.15m。见图2-3。

图2-3 矩形薄壁堰示意图

①无侧收缩的流量公式

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1.5Q?mb2gH (2-10)

流量系数m用雷卜克公式计算

m?0.407?0.0533HP (2-11) 公式适用范围:0<H/P<6。 式中 H-堰上水头(m);

P-堰高(m)

②有侧收缩的流量公式

Q?m0b2gH1.5 (2-12)

流量系数m0用巴赞公式计算:

220.0027B?b????H??b??m0??0.405??0.03??1?0.55?H?P??B?? (2-13) HB??????????公式适用范围:P≥0.5 H, b>0.15m, P>0.10m 式中B-渠宽(m);

b-堰宽(m)。 3)梯形薄壁堰

梯形薄壁堰结构为上宽下窄的梯形缺口,堰口侧边比应为1:4(横:竖)。尺寸要求:B≤1.5m;b=B+h/2;h=B/3+0.05m;T=B/3;P≥B/3;D=P+h+0.05m;

L=b+2T+0.16m。符号意义如图2-4。

图2-4 梯形量水堰及其水流形态示意图

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①自由流流量公式:

1.5Q?1.86BH (2-14)

②淹没流流量公式:

1.5Q?1.86?BHn (2-15)

?n?1.23?(hn/H)?0.127 (2-16)

式中 Q—流量(m3/s);

H—堰上水头(m); B—堰口底宽(m);

?n—淹没系数;

hn—下游水面高出堰槛的水深(m)。 (3)从末级渠道量水的设备及量水方法

在末级渠道上量水,除了可采用上述薄壁堰量水外,也常用量水槽量水和转轮式量水计量水。

1)量水槽量水的一般规定

①量水槽应设臵于顺直渠段,上游行近渠段壅水高度不应影响进水口的正常引水,长度一般应大于渠宽的5~15倍;行近渠内水流佛汝德数Fr应小于或等于0.5。

②槽体应坚固,不滲漏,槽体表面平滑光洁。 ③槽体轴线应与渠道轴线一致。

④量水槽上游不应淤积,下游不应冲刷。 ⑤水尺零点应用水准仪确定。 2)长喉道量水槽(量水槛)

长喉道量水槽的收缩段应有足够长度,保证喉道内产生平行水流,并在量水槽内出现临界水流。喉道收缩断面与行近渠道断面应有一个适当比率,矩形长喉道量水槽不应大于0.7,梯形长喉道量水槽不应大于0.5。长喉道量水槽分为只有侧收缩(无底槛)、既有侧收缩又有底槛收缩和只有底槛收缩无侧收缩共三类。只有底槛收缩无侧收缩的长喉道量水槽,简称量水槛。

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①适用范围:量水槛适用于稳定流或近似稳定流的渠道,用于自由流和淹没流(但淹没度应控制在0.9以下精度较高)状况下测流。它可应用于上下游水位差较小的渠道,建议使用自由流的量水槛。

量水槛可用于不同形状渠道断面和不同水流状态下的水流测量,水头损失宜在0.1hmax~0.13hmax,最大流量与最小流量比Qmax:Qmin=10:1。

②结构及尺寸

量水槛由上游行近渠道和喉道组成。喉道断面与渠道断面相同。横断面有矩形、梯形、三角形或其他规则的曲线形状。量水槛长度是堰前最大水深的1.5倍~2.5倍,迎水面用1:3的斜坡与原渠底连接。堰后用较缓的斜面与渠底衔接,也可不设斜面,垂直与渠底衔接。底部应设排水管。结构示意图见图2-5。

a) 矩形量水槛断面示意图 b) 梯形量水槛断面示意图

1—渠顶;2—水尺;3—底槛参考位臵;4—底槛;5—排水管。

D—渠道深度(m); d—超高(m);H1—上游渠道水深(m);H2—下游渠道水

深(m);hc—临界水深(m);Δh—量水槛壅水高度(m);p—量水槛高度(m);

h2—以底槛顶部为基准面的下游水头(m);B—量水槛顶宽度(m);b—渠底宽度(m);L1—量水槛顶长度(m);L2—渐变段长度(m)。L0—水尺至量水槛起点距离,一般采用1.0m。

图2-5 量水槛纵横剖面示意图

2)标准巴歇尔量水槽

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