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1、灌区量水方法,概述,灌区量水是实行计划用水，按方计征水费，促进节约用水和提高灌区管理水平的一项必不可少的重要工作。具体地说，灌区量水有以下几方面的作用：、可以较准确地按照用水计划，调节、控制各级渠道的分水流量，促进节约用水；、根据量水结果资料，可以分析计算各级渠道的输水能力和输水损失，统计计算各地段的用水量和各种作物的灌水定额，进而提供渠系水和田间水的利用率，为计划用水提供必要的数据，同时也为新建、扩建或改建灌区提供规划设计的基本资料；、为按水量计征水费和经济用水管理提供较可靠的依据。,测站的布设,为了执行计划用水，需要建立测水站。按其作用的不同，又分为基本测水站和辅助测水站。基本测站包括：、
2、水源测站设于引水口上游50-100m的平直河段上。观测水源水位、流量、含沙量变化情况及它们与渠首引水量之间的关系；降雨与河道径流的关系。、引水渠渠首测站设于引水渠进水口以下50-80m的平直渠段上(或进水闸)。观测从水源引入的流量和引水口水位与引水流量变化关系，指导配水工作。、配水渠渠首测站设于配水闸以下3060m的平直渠段上（也可用配水闸）。观测从上一级渠道配来的水量（支斗渠）、分水点测站设于分水渠渠首以下20-30m的平直渠段上，也可用分水闸量水。观测从配水渠分得的水量。（农渠）,测站的布设,辅助测站有：、平衡测站为观测、分析灌区水量平衡而设，主要观测水源下泄，水量灌区退水和排出水量。渠首
3、引水口下游河段，各级渠道末端及排水渠道枢纽上。、专用测站为观测收集专门资料而设(如渠道输水损失、糙率系数、流速、流量与冲淤关系等)。测站布设位置视需要而定。,选择量水方法的原则,综上所述，量水方法很多，选用何种方法量水要因地制宜，其原则是：1、设备费用及维修费用低廉；2、能利用当地的建筑材料；3、观测计算方便；4、精确度符合要求。,利用水工建筑物量水,利用渠道上已有的水工建筑物量水，不必再添置其它量水设备和仪表，是最为经济，简便的量水方法，因此，在有可能利用水工建筑物量水的地方，应尽量选用此法。用来做为量水的水工建筑物应完整，无损坏，建筑物上、下游应无淤积、无杂物。渠道上可供量水的建筑物很多，
4、下面介绍几种简单、常用的建筑物量水方法。,利用跌水（或陡坡）量水,跌水是联接高、低渠道使水产生自由跌落，集中降低高程的建筑物。跌水口常见的形式为矩形和梯形两种，如图所示。水尺应安设在上游34倍正常水深处，零点与跌水口底齐平。,利用跌水（或陡坡）量水,计算流量的公式依据跌水口的形式有：1、矩形断面跌水2、梯形断面跌水式中：流量（米秒）；b跌水底宽（米）；上游水头（米）；n为梯形断面边坡系数；m是流量系数,实测求得，如无实测资料可参考下表可根据上述公式和采用的流量系数，绘制水位、流量关系图表，从图表中查得水尺读数相应的流量。,表跌水流量系数,利用闸门量水（启闭式闸门）,利用闸门量水首先要测量水位，
5、然后区别流态，最后选用正确的流量公式进行计算。水位及闸门开度由特设的水尺和标尺读出。闸门开度标尺零点与闸孔完全关闭时的闸门顶部齐平，其它四种水尺的零点均与闸底板齐平。利用启闭式闸门量水，需根据过闸水流的流态来选定流量计算公式。,利用闸门量水（启闭式闸门）,图中：为闸孔净宽(米)；H大为闸前最大水深(米)；为上游水尺（设于上游距建筑物H大处）。为闸前水尺；（可直接绘设于闸前侧墙上，距闸门B处）。为闸门开度标尺；（可直接绘设在闸槽边缘的边墩上）。为闸后水尺；（可直接绘设于闸后侧墙上，距闸门B处）。为下游水尺；（设于下游距建筑物1.52B处）闸门开度标尺零点与闸孔完全关闭时的闸门顶部齐平，其它四种水
6、尺的零点均与闸底板齐平。,过闸水流流态,过闸水流流态常见的有：有闸控制潜流，有闸控制自由流，闸门全开潜流，闸全开自由流等四种。计算流量时可根据具体情况选用不同的公式。,有闸控制潜流,形成有闸控制潜流的条件是：闸前、闸后水面均淹没闸底边；闸后水深h1大于起闸高度hw。其过闸流量可用下式计算：式中：过闸流量（米秒）；流量系数；一般在0.50.64。b闸孔宽度(米)；hw启闸高度(米)；g重力加速度为9.81（米/秒）；Z1闸前后上、下游水位差(米)；=H-h1。,有闸控制潜流,有闸控制潜流（矩形明渠放水口）,有闸控制自由流,形成有闸控制自由流的条件是：水流从闸门下缘流过，即hw/H0.65；闸后水
7、深小于启闸高度，即h1hw。其过闸流量可用下式计算：式中：流量系数，一般为0.510.64。其它符号意义同前。,有闸控制自由流,有闸控制自由流,闸门全开潜流,形成无闸潜流的条件是：水过闸时，闸板不阻水，即闸门下缘高于水面,即hw/H0.65闸后下游水深hH与闸前上游水深H之比大于0.7，即hH/H0.7。其过水流量用下式计算：式中：流量系数，一般为0.790.86。其它符号意义同前。,闸门全开潜流,闸门全开潜流,闸门全开自由流,无闸自由流的形成条件是：闸门下缘高于水面，即其闸启开高度hw与闸前上游水深之比大于0.65，（hw/H0.65）。闸后下游水深hH与闸前上游水深之比小于0.7，即hH/
8、H0.7。其过闸流量可用下式计算：式中：流量系数，一般为0.2950.33；其它符号意义同前。,闸门全开自由流,闸门全开自由流,确定流量系数,在上述各种流量公式中，有不同的流量系数，其值与建筑物进口型式（翼墙型式）有关，为了提高测流的精度，应对拟做为量水设备的建筑物，事先用流速仪测流，根据测得的流量与水尺读数，代入经过选定的流量公式，求该建筑物的实际过闸流量系数，建立适用于该建筑物的流量、水位关系图表，供测流时查找应用。,利用特设的量水设备量水,特设的量水设备一般常用的有三角量水堰、梯形量水堰、量水喷嘴、巴歇尔量水槽、无喉道量水槽等。,简易量水槽,简易量水槽,简易量水槽,简易量水槽,水跃计,柱
9、形量水槽,柱形量水槽,转轮量水计,转轮量水计,转轮量水计,三角形量水堰,1、三角形量水堰的结构三角量水堰的结构如图所示。堰板可用铁板、木板（堰口镶铁皮）、塑料板制成，缺口做成45的锐缘，斜面向下游。其结构尺寸如表所示，供制作时参考。直角三角形量水堰,直角三角形量水堰结构尺寸,注表中的堰高D和堰宽L已包括安装尺寸，采用时可视实际需要适当增减。,三角形量水堰,2、三角形量水堰安装使用注意事项：堰板直立，两肩水平，锐缘朝上游；T值与P值都要大于最大过堰水深；堰底及堰板两侧，不得有漏水；水尺零点与堰口齐平，安装在距堰上游35倍最大过水堰深处，也可直接安装在堰口旁侧的堰板上；安装位置与进口的距离不得小于
10、23倍的正常过堰水深。3、三角形量水堰的流量计算主要用于自由流（潜流时，计算复杂，精度较差），其流量可按下式计算：（=90）Q=1.343H2.47为了便于应用，根据上述公式可计算绘制成三角形量水堰水位流量关系图表，由观测的水位直接查得过水流量。,梯形量水堰,1、梯形量水堰的结构这种量水堰的堰口为梯形。侧边边坡为41（竖横），堰口呈锐缘。堰板可用铁、木、塑料板制成，当用木板时要加筋加固，堰口最好用钢板或白铁皮镶边，堰板各部尺寸按流量大小而定。,常用梯形量水堰结构尺寸表（单位：厘米）,梯形量水堰,2、梯形堰的安装梯形堰的安装与三角堰基本相同，堰槛水平，堰身直立，堰板底部和两侧不得漏水，堰板上水尺
11、零点应与堰槛齐平。为了提高量水精度，应尽量使过堰水流为自由流，因此，安装时应使堰槛高于下游水面（通过最大流量时）2厘米。,梯形量水堰,3、梯形堰的流量计算在自由流时（下游水面低于堰槛），梯形量水堰的流量可按下式计算：Q=mBH1.5式中：Q过堰流量（米3/秒）；m流量系数，一般为1.86，当来水流速大于0.3米/秒时，m=1.90；B堰槛宽度（米）；H过堰水深（米）。为了便于应用，根据公式可以制成单宽条件下（B=1米）梯形量水堰的水深流量关系图表，由测得水深从图表上查出流量数值，再乘实际堰槛宽度即为实际流量。,量水喷嘴,1、量水喷嘴的构造量水喷嘴由档板和管嘴两部分组成，依喷嘴的形状可分正方形、
12、长方形及园形三种。正方形、长方形便于制作，其构造如图所示。长方形喷嘴,量水喷嘴,在构造图中：A、B管嘴入口的高和宽（厘米）；a、b管嘴出口的高和宽（厘米）；l管嘴长度（厘米）；L、Y档水板的宽和高（厘米）。图中各部尺寸的关系：L根据渠道宽度来定；Y根据渠道水深及渠底降低高度来定。,长方形喷嘴结构尺寸表（单位：厘米）,表中b=2aA=1.9al=3a,方形喷嘴结构尺寸表（单位：厘米）,表中A=1.9al=2a,量水喷嘴,2、量水喷嘴的设计和安装：首先根据渠道过水能力在表5-3中选择相应的喷嘴型号，确定管嘴各部尺寸；进行渠底降低h值的计算。如渠道水深不足，未能满足淹没孔口的要求深度时，要把渠底降低
13、，降低深度h按下式计算：或式中h渠底降低深度（厘米）；hk渠道中最小水深（厘米）；T孔口至渠底的距离，一般为510厘米；Z渠中最小流量时的上、下游水位差（厘米）。喷嘴安装要符合图的要求。,量水喷嘴,量水喷嘴,3、使用量水喷嘴必须遵守的条件：上、下游孔口必须淹没，下游孔口淹设深度不得少于5厘米；档水板上、下游水位差（Z）不应大于30厘米，亦不应小于2厘米，以免冲刷和淤积。上、下游水尺，绘设在档板前后，其零点均与出水口上缘齐平（用特制的分叉式水尺量测更方便）。喷嘴在使用时必须安平，渠中流量必须全部通过管嘴，不得有漏水现象。,量水喷嘴,4、喷嘴的流量计算流经喷嘴的流量公式是：式中：Q流量（米3/秒）
14、；W管嘴出口断面面积（米2）；M流量系数，随管嘴孔口的形式不同而变化，方形和长方形出口时，m=0.925;Z喷嘴上、下游水位差（米）。为了便于应用，可以制成喷嘴的流量表，由观测到的水位差，就可以直接查得流量。,巴歇尔量水槽,巴歇尔量水槽,巴歇尔量水槽具有水头损失小，雍水不大，不易淤积等特点，且量水精度高。适于渠道比降小而渠水含沙量偏大的渠道上使用。其不足是：巴歇尔量水槽结构较为复杂，造价较高，安装建造，流量计算都比较烦杂。巴歇尔量水槽一般宜做成固定式的，可用砖石或混凝土等建成。巴歇尔量水槽由进水段、喉道段及出水段组成，其结构如图所示。结构尺寸都是试验确定的，在制作时可参考巴歇尔量水槽标准尺寸表
15、进行。（可查量水手册）,巴歇尔量水槽的流量计算,（1）水流为自由流时（）（1）当W0.51.5米范围内时，上式可简化为：（2）式中：Q流量（米3秒）；Ha上游水尺读数（米）；Hb下游水尺读书（米）；W喉道宽（米）。,巴歇尔量水槽的流量计算,（2）水流形态为潜流时，（），过水流量Q潜等于自由流时的流量值减去因潜没造成的流量改正值Q。式中：Q流量改正值（米3秒）；K淹没度，；Q自自由流流量（米3秒）；Q潜潜流流量（米3秒）。,巴歇尔量水槽的流量计算,巴歇尔量水槽流量计算是相当复杂，但只要按标准尺寸制作的巴歇尔量水槽，都可由喉道宽W,上游水深Ha（自由流）或W、Ha、（潜流）值，由制作好的流量表中查
16、得相应的流量。,利用流速仪量水,大家知道流量由流速乘过水断面而得，因此测流的任务关键在于测定过水断面和平均流速。,用流速仪测流的方法,1、选择测流河段测流河（渠）段的断面应标准、平直，无杂草、淤泥，水流平顺，无漩涡、回流。2、确定测速垂线数目测速垂线数目视渠道宽度而定，当水面宽在1.55.0米（斗、农渠）时，可设35条；水面宽在515米时（干、支渠），可设59条。3、测定过水断面以测速垂线为界将整个断面划分为若干个部分小面积，然后用皮尺量出测线的距离,并用测杆测定每条测线的深度（水面至渠底）。施测结果绘制出测流断面图，见下图。然后按三角形或梯形计算出每一部分的面积f，各部分面积的总和即为该过小断面积F。,测定过水断面,即,用流速仪测流的方法,4、测流速测定测线平均流速（Vcpn）角条测线上测流速的点数，因水深而异，当水深小于1米时，用一点或二点法施；当水深为13米时用三点法或五点法施测。测线平均流速可用下列公式计算一点法：Vcp=V0.6二点法：三点法：五点法：以上各式中：V0、V0.2、V0.6、V0.8、V1.0分别表示流速仪放在水深的2/10、6/
