巴歇爾槽水力特性試驗研究

    渠道量水是灌溉用水管理的基本條件,是一項基礎且關鍵性的技術,對灌區(qū)節(jié)水、實現(xiàn)水資源高效可持續(xù)利用具有重要意義。人們?yōu)榱烁行У乩盟Y源而不斷探尋更精確的量水和更科學的管理水資源的方法和措施。其中量水槽是一種廣為接受的量水設施,經(jīng)Ralph Parshall改造而成的巴歇爾量水槽又是眾多量水槽中最為常見的,一經(jīng)面世,巴歇爾量水槽的應用就迅速擴展到工業(yè)和市政等領域,并成為應用范圍最廣的量水設備之一(Genovez et al. 1993:1081)。人們也對巴歇爾量水槽進行了大量的后續(xù)研究。本文在前人研究的基礎上運用理論研究與模型試驗相結合的研究思路與方法,對巴歇爾量水槽的各種水力特性進行了深入系統(tǒng)的分析,主要的研究內(nèi)容與結論如下:1、總結了巴歇爾量水槽的研究進展,闡述了巴歇爾槽的測流原理及安裝運行需注意事項。在試驗研究的基礎上得出了自由流和淹沒流情況下巴歇爾量水槽的流量公式。結果表明,流量公式簡明實用,量水精度均達到了量水規(guī)范對灌區(qū)量水設施的要求,特別是淹沒流情況下流量計算精度有了較大提高。2、研究了巴歇爾量水槽的壅水高度,壅水高度隨流量的增大而增大,自由流情況下上游水深與巴歇爾槽壅水高度間存在顯著的指數(shù)擬合關系。3、分析了巴歇爾槽水頭損失的機理及影響因素。量水槽過槽水流水頭損失包括槽前收縮段、喉口段以及下游擴散段三部分。將過槽水頭損失全部看作局部水頭損失,經(jīng)過對試驗數(shù)據(jù)的分析得出了水頭損失與上游水深的關系。結果表明不同流量下巴歇爾槽水頭損失與水深間存在顯著的線性關系,相同流量時自由流條件下水頭損失大于淹沒流情況。4、研究了各流量下沿渠道各控制斷面的佛汝德數(shù)分布情況。繪制了斷面比能曲線,并通過試算法得到了各流量下的臨界水深值,得到了臨界水深斷面基本上處于喉口斷面前5cm的結論。5、測量并分析了控制斷面上各組流量下渠道及量水槽內(nèi)水流在表、中和底層沿縱向、橫向和垂向的流速分布情況。6、對多泥沙情況下巴歇爾槽的運行情況做了初步的研究,結果表明自由出流情況下,巴歇爾槽槽身段不會有大量沙子的存留,這就保證了巴歇爾槽在多泥沙渠道工作時的測流精度。