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建筑物测流

2020-04-09 21:01

通过实测跨河建筑物的上游水位、上下游水位差等水力因素来进行的流量测验。此种建筑物可以分为两类,一类是专用的量水建筑物,另一类是河流、渠道、水库上的水工建筑物。

量水建筑物测流

量水建筑物是标准形式的堰、槽。根据典型测站或实验室的率定成果,各量水建筑物都有固定的计算流量的公式或查算图表。可以根据水位求得流量,工作十分方便,但测流能力愈大者造价愈高,因此一般只在较小河流或在灌溉渠道上使用。

量水堰(测流堰)一般高出河床,造成水面转折(图1)测量小流量(小于1m3/s),可用开口为三角形或矩形的薄壁堰。对较大流量,可用三角形剖面堰、平坦V形堰等。量水槽(测流槽)由进水段、喉道、出水段组成,由于喉道束缚水流,造成水面转折(图2)。槽与堰相比,更易于使泥沙通过。在流量变幅较大的地方,可以将几种形式的堰槽组合使用,小流量时用一种,大流量时用另一种。薄壁堰可用钢板或木板制作,其他建筑物一般用混凝土浇筑,形状和尺寸都要严格符合标准。

图1 量水堰

图2 巴歇尔量水槽

1—进水段;2—喉道;3—出水段

下游水位不影响过水流量的情况,称为自由流,只用上游水位推算流量,精度较高。下游水位影响过水流量的情况,称为淹没流,要用上下游水位推算流量,在上下游水位差较小时,精度较差。一般应尽可能使量水建筑物处于自由流状态。

水工建筑物测流

最常使用的是堰和闸。其流态除前述的自由流、淹没流外,还要区分堰流与孔流。闸门提出水面的为堰流,闸门未提出水面,水流从闸孔中流出的为孔流。不同的流态有不同的计算流量的公式(见表)。公式中的系数要在现场对各种形式的流态用流速仪等方法实测一定次数的流量来确定,并建立系数与相关因素间的关系曲线,作为计算流量的依据。另外,水库的泄水建筑物,水电站、扬水站的过水设备,也可用来实测流量。

堰闸流量计算公式表

发展概况

量水建筑物在河流、渠系、实验室内有着广泛的应用,正在向高度标准化的方向发展。国际标准化组织到1985年已制定9种量水建筑物的标准。其适用范围也在逐步扩大,有些形式能够测到几百立方米每秒的流量。

中国从20世纪50年代开始在河道上使用量水建筑物,以巴歇尔量水槽为主。后来,建造了几个能测100m3/s以上的平坦V形堰。从50年代起利用水工建筑物测流,对流量系数作过许多分析研究工作,在苏北灌溉总渠高良涧闸等大闸上应用,取得了良好效果。

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