矩形渠道側(cè)堰水力性能研究.pdf

1、灌區(qū)量水設(shè)施是衡量灌區(qū)用水管理水平的重要標(biāo)尺，是對灌區(qū)用水量進(jìn)行監(jiān)控和計量的基本條件。研究經(jīng)濟(jì)實用的量水設(shè)施對灌區(qū)節(jié)水、緩解水資源短缺有重要的意義。
　　薄壁堰的量水精度一般高于槽類量水設(shè)施。側(cè)堰作為一種量水設(shè)施，安裝在渠道側(cè)邊，直接與小型渠道或田間進(jìn)水口連通，無需改變渠道斷面結(jié)構(gòu)，具有體型簡單、安裝拆卸方便、精度較高等優(yōu)點，具有很好的應(yīng)用價值。但目前對側(cè)堰水力特性影響因素以及優(yōu)化選型等方面的研究還不深入。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，

2、對矩形渠道6種不同堰高和4種不同堰寬的矩形側(cè)堰在6種不同流量工況下進(jìn)行144組試驗，對矩形渠道7種不同堰頂角度的梯形側(cè)堰在6種流量工況下進(jìn)行42組試驗，并采用FLOW-3D軟件對渠道側(cè)堰進(jìn)行了數(shù)值模擬計算。結(jié)合試驗和模擬數(shù)據(jù)，分析了側(cè)堰附近水面線、水頭損失、壅水高度、斷面流速分布、水流流態(tài)等水力因素以及流量系數(shù)與其影響因素之間的關(guān)系，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)基于無量綱分析原理，對側(cè)堰測流原理進(jìn)行理論分析，并結(jié)合試驗數(shù)據(jù)

3、推導(dǎo)了側(cè)堰測流流量公式;
　　(2)分析了矩形側(cè)堰的試驗結(jié)果和模擬結(jié)果，得到了主渠道堰前水面線和側(cè)堰附近斷面流速分布的變化規(guī)律，以及堰寬和堰高對矩形側(cè)堰水頭損失及壅水高度的影響;對比分析了水面線和斷面流速分布的實測值和模擬值，兩者吻合較好，說明基于FLOW-3D軟件的數(shù)值模擬結(jié)果比較可靠;擬合得出的流量公式最大相對誤差為9.87％，平均相對誤差為0.46％，滿足灌區(qū)測流精度要求。
　　(3)分析了梯形側(cè)堰的試驗結(jié)果和模擬結(jié)果

4、，得到了主渠道堰前水面線和側(cè)堰附近斷面流速分布的變化規(guī)律，以及側(cè)堰堰頂角度對梯形側(cè)堰水頭損失及壅水高度的影響;對比分析了水面線和斷面流速分布的實測值和模擬值，兩者吻合較好，說明基于FLOW-3D軟件的數(shù)值模擬結(jié)果比較可靠;擬合得出的流量公式最大相對誤差為-8.97％，平均相對誤差為-3.83％，滿足灌區(qū)測流精度要求。
　　(4)基于矩形側(cè)堰和梯形側(cè)堰的試驗結(jié)果和模擬結(jié)果，綜合分析了側(cè)堰水流流態(tài)、水頭損失、壅水高度及測流精度等水力特