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量水槽

2020-04-09 21:01

在明槽内设置一缩窄段(喉道),使之发生临界流,并于上游或上下游特定位置测水深,据以求得流量的量水设施,又称驻波槽或临界流槽。量水槽测流的特点是:壅水及淤积较小,杂物不易堵塞,水头损失较小,量测精度较高,适用范围较大。量水槽主要分为长喉道槽及短喉道槽。

长喉道槽

由上游收缩(进口渐变)段、喉道及下游扩散(出口渐变)段组成(见图),由于槽内喉道的充分收缩,使水流在喉道内产生临界流。其特点是:喉道较长(最大工作水头与喉道长之比约为0.66,长度界于实用堰与宽顶堰之间),临界流态在喉道内保持距离较长,流态不易受下游水位恢复与抬高的影响,因而淹没度高,水头损失小,量水精度高。20世纪70年代,美国J.A.Replogle在模型试验基础上,将边界层理论应用于长喉道槽的水力计算,使长喉道槽成为惟一一种可以通过理论计算预报各种水力参数的测流槽,在灌排工程中得到日益广泛的应用。长喉道槽的形式主要有只有侧收缩而无底收缩的矩形长喉道槽和既有侧收缩又有底收缩的梯形长喉道槽。此外,还可设计成U形或其他多种曲线形状。长喉道槽类型的选择取决于拟测流量、可用水头及水流挟沙等因素。长喉道槽只能用于自由出流,特别适用于渠道平缓、可利用的水头损失小的情况,也可在含沙量较大河流上应用。

只有侧收缩的矩形长喉道槽示意图

1—水流流向;2—连通槽;3—上游水位观测井;4—行近渠槽;5—进口渐变段;6—水平槽底;7—喉道;8—出口渐变段;9—泄水渠槽

短喉道槽

喉道长度缩短而形成的量水槽。其特点是,较长喉道槽投资低,但不能灵活改变几何尺寸以适应各测流处的具体要求,水位—流量关系也需用现场或室内率定方法确定。常用的短喉道槽有:①巴歇尔量水槽。广泛用于美国,在中国也应用较广。②孙奈利槽。仅由向下游收缩的矩形断面收缩段构成,槽底面下游末端有一跌坝,结构简单,可用预制构件安装。③卡法奇槽。为喉道很短的量水槽,上下游分别连接曲面渐变段,在欧洲使用较多。④无喉道槽。是美国20世纪60年代中期设计的一种形式,其特点是取消了喉道段,使上游收缩段与下游扩散段直接相交。此外,还有水跌量水槽、H槽等形式。量水槽形式的选择取决于许多因素,但最终由河渠的边界条件和所选槽型的主要技术性能(包括槽的测流幅度、灵敏度和淹没限)的相互适应性进行比较后确定。

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