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机翼形量水槽应用研究与设计

刘鸿涛  
【摘要】: 机翼形量水槽是直接在原有或新建棱柱体渠道上,以渠道轴线为对称轴修建机翼柱形,促使水流在该处形成临界水流状态进行流量测量的量水设备,无需改变渠道断面结构,适合在对称的矩形、U形等断面渠道上安装使用。 本文介绍了机翼形量水槽的测流原理和结构形式,通过量纲分析得到了具有量纲和谐形式的机翼形量水槽流量计算公式。分别在甘肃省引大入秦工程总干渠矩形渠道和内蒙古河套灌区沙壕渠试验站一斗渠U形渠道上修筑了机翼形量水槽,利用灌区冬灌的机会,进行机翼形量水槽的应用研究。在机翼形量水槽运行过程中,用超声波流速仪、电磁流速仪、旋桨流速仪、超声波流量计、压力传感器、超声波传感器、垂球、水准仪等采集应用实时数据,对机翼形量水槽应用测流性能和实际运行效果进行研究。同时,将修筑在引大入秦总干渠上的机翼形量水槽按1:7.5的比尺缩小,在西北农林科技大学水工试验大厅进行模型试验,对应用研究进行补充。 结合应用研究实测数据与模型试验数据,发现机翼形量水槽实际应用时量水精度符合量水规范要求并且满足实际应用条件。进一步分析得到了机翼形量水槽应用时淹没度、上游佛汝德数、下游水跃形式、水头损失、壅水高度等性能参数。本文总结了应用中机翼形量水槽与水位自动监测系统配合使用情况,认为机翼形量水槽实时监控水量连续性好、灵敏度高,是一种适用于灌区现代化管理的新型量水槽。 对机翼形量水槽在临界淹没情形下的试验数据进行分析,发现在流量一定的情况下,机翼形量水槽的收缩比与矩形渠道底坡存在线性关系,收缩比随底坡的增大而增大。按线性关系计算得到机翼形量水槽收缩比与矩形渠道底坡的关系表,归纳出矩形渠道机翼形量水槽初步设计方法步骤,并罗列了应用机翼形量水槽的矩形渠段条件和水流条件,以及机翼形量水槽安装和水位测量的要求。


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