宽带声学多普勒技术用于灌区量水

在美国加利福尼亚州Imperial灌区进行了H-ADCP现场试验，同时采用便携式微型ADCP测验流量。利用实测数据建立了断面平均流速与指标流速的关系（数学模型）并用来计算流量。并且采用数值法（无需率定）计算流量。指标流速法和数值法计算水量与微型ADCP实测水量的相对误差分别为-0.14%和1.64%。指标流速法和数值法计算的在H-ADCP采样期间（历时3h 44min）该渠道输运的总水量分别为17590.6m3和17949.31 m3，两者相对误差仅为1.0%。试验结果证明了指标流速法和数值法的有效性，表明H-ADCP为实现灌区在线流量监测提供了新的有效方法。     

宽顶堰平板压差式量水闸过流规律

灌区水量的测量问题正日益受到关注。对于平原灌区，研究利用以淹没出流为主的工作闸门进行渠道量水具有现实意义。基于孔板式流量计的测流原理，提出一种平板压差式量水闸门。选择不同闸门开度e与闸门上游水深H组合，通过室内试验研究分析了闸孔淹没出流的相关测流规律，得出实用的流量系数经验公式。结果表明，该型闸门结构简单，取压方便，量水精度较高，集水位流量调控与测量为一体，适合应用于平原灌区。     

机翼柱形量水槽模型试验研究

灌区用水计量是实现节水型社会的重要环节,灌区量水技术是做到用水计量的基本技术保障之一。介绍了一种机翼剖面形状的柱体量水设施,通过3种不同量水槽收缩比进行了系统的组合试验,试验结果表明：该量水槽过流顺畅,水头损失较小,试验数据相关关系极好,相关系数的平方R2=0.99925。拟合的指数形式的流量计算公式简明易用,测流平均误差小于1.11% ,临界淹没度可达0.892。     

翼柱型量水槽应用于梯形渠道性能试验研究

为探究翼柱型量水槽在梯形渠道量水的性能,在梯形渠道上通过4种不同量水槽收缩比进行水力性能试验。通过对上游水位、流量和收缩比等进行分析,拟合了流量公式;并对测流精度、上游佛汝德数、临界淹没度以及水头损失进行了分析。试验结果表明:翼柱型量水槽在梯形渠道量水性能良好,水位～流量相关度极高,相关系数的平方R~2达0.997 1,推求的流量公式简易,测流平均误差为2.41%,上游佛汝德数小于0.4,临界淹没度达0.85以上,满足《灌溉渠道系统量水规范》(GB/T 21303-2017)相应要求。     

梯形渠道翼柱型量水槽试验研究与数值模拟

【目的】探究翼柱型量水槽在梯形渠道量水的适用性。【方法】对4种不同收缩比的翼柱型量水槽进行水力性能模型试验,并运用Fluent 17.1软件对其中2种收缩比的量水槽进行了数值模拟。通过对上游水位、流量和收缩比等进行分析,拟合得到了量水槽流量公式,并从测流精度、佛汝德数、临界淹没度以及水头损失等方面对其量水性能进行了分析。【结果】翼柱型量水槽在梯形渠道量水性能优良,水位-流量相关度极好,R2可达0.997 1以上,拟合的流量公式简明易用,测流平均误差为2.41%,上游佛汝德数均小于0.4,临界淹没度达0.85以上,通过数值模拟对量水槽水面线和流量进行误差分析,将实测值与模拟值进行比较,二者平均误差分别为3.80%和3.72%,与试验结果高度吻合,模拟结果准确可靠。【结论】翼柱型量水槽可用于梯形渠道量水,且量水精度满足明渠测流规范相关要求。Fluent软件可用于翼柱型量水槽数值模拟。     

末级渠道量控水装置水力性能试验

为了适应灌区末级渠道量水需要,设计了一种使用便捷、量水精度较高、农民易接受的量控水新装置。以U型渠道为闸墩,通过调节布置在渠道内的平板闸门来实现量水与控水一体化,并对5种开度下闸前、闸后水位与对应的流量进行了组合试验。试验结果表明:水位和流量的相关系数均大于0.98,相对误差小于5%,适合末级渠道量控水。     

扭矩式明渠测流方法的研究

针对北方灌区斗、农渠数量多、底坡缓且灌溉水流泥沙多的现状，提出了一种扭矩式明渠测流方法。为了探索在矩形明渠水流冲击作用下测流圆杆对固定点的扭矩、水深与流量之间的理论关系，应用圆柱绕流原理对圆杆测流模型进行理论分析，并结合流速面积法，得出扭矩、水深与流量之间的半经验关系式，并在室内矩形明渠中进行标定。试验结果表明，扭矩式明渠测流方法具有较高的测流精度，计算流量与实测流量之间平均相对误差为1.212%，最大相对误差为3.18%，相对误差均小于5%，满足灌区量水要求。该测流方法水头损失小、成本低廉，测流精度较高，为灌区量水提供一种新的测流方法。     

U形渠道斜坎量水堰水力性能试验及数值模拟

为了探索U形渠道斜坎量水堰水力性能及影响因素,采用试验及计算流体力学软件(FLOW-3D)对量水堰体型参数不同时,在各流量工况下的过堰水流流场进行模拟,获得其水面线变化、断面流速分布以及量水堰最大堰高所在断面附近的佛汝德数。结果表明:数值模拟与试验所得的水面线变化情况具有较好的一致性,模拟所得佛汝德数和断面流速分布均与理论结果吻合。通过量纲分析法将试验数据运用spss进行拟合得到的测流公式具有较高的测流精度,相对误差最大为6.68%,最小仅为-0.13%,满足灌区量水设施精度要求。     

U形渠道便携式板柱结合型量水槽水力性能研究

针对灌区小型渠道数目多、需测控的断面多、而宜采用的移动式量水设备仍不够完善的问题,借鉴移动式薄板量水槽和圆柱量水槽的优点,设计了一种便携式板柱结合型量水槽,在分析量水槽测流机理的基础上,开展原型试验和数值模拟研究,并应用量纲分析法建立测流公式。结果表明,量水槽具有较好的水位-流量关系,上游壅水高度在1. 85～13. 69 cm之间,临界淹没度在0. 70～0. 91之间,槽前弗汝徳数均小于0. 5;板柱结合型量水槽比现有的圆柱量水槽和带尾翼的圆头量水槽体型小,便携度高,流线分布稍差,上游壅水高度稍大,临界淹没度稍低,但能满足灌区测流要求;量水槽测流精度高,平均测流相对误差为2. 07%。     

翼柱型量水槽在3种常用渠道上的应用性能对比试验研究

翼柱型量水槽是一种新型量水槽,其应用在灌区具有成本低、便于修建、量水精度高的特点。【目的】探讨翼柱型量水槽在矩形渠道、梯形渠道、U形渠道上的适用范围。【方法】试验在矩形渠道、梯形渠道、U形渠道上分别设计3种收缩比的量水槽,在不同流量工况下进行试验,并对测流精度、佛汝德数、水头损失、壅水高度等进行比较分析。【结果】拟合出矩形渠道、梯形渠道、U形渠道不同收缩比量水槽的流量公式,平均误差分别为0.42%、1.34%、1.65%,均满足规范误差小于5%的要求;翼柱型量水槽在3种渠道上游佛汝德数Fr均小于0.4,在U形渠道上游Fr最小;翼柱型量水槽在3种渠道上最大临界淹没度均大于0.85,应用于U形渠道的最大临界淹没度最高;矩形渠道修筑翼柱型量水槽产生的水头损失占上游总水头比例最小。【结论】翼柱型量水槽可用于灌区节水续建配套,同一比降条件下,矩形渠道与U形渠道衔接位置应用翼柱型量水槽效果最佳。     

灌区量测水方法与技术研究进展

精准的灌区量测水方法与技术是减少灌区无效弃水，保障灌区用水安全的重要手段。针对灌区明渠量测水方法与技术，系统阐述了水工建筑物量水、特设量水设备量水、流速—面积法量水和水位—流量法量水4种方法的研究进展，归纳分析了4种量测水方法的适用条件及量测精度，阐述了不同场景下明渠量测水方法应用情况。结果表明：配备水位传感器等设备的量水建筑物为数据获取与传输提供了便利；优化建筑物结构特征可提升建筑物适用范围和测量精度，推动了特设量水设备技术发展。流速—面积法因量测精度高常用于校准其他量测水方法，但其操作复杂、耗时长导致测流效率较低，随着超声波等技术日趋成熟，可用以复杂流态流量的测量工作；流速分布规律作为流速—面积法量水的基础，利用流速分布规律可建立点流速与断面平均流速的关系，进而通过点流速获取断面流量。水位—流量法受断面参数影响显著，仅对特定工况可用，因此难以推广。利用机器学习方法处理大量水位与流量关系的历史数据对水位预测流量提供了数据处理手段。最后，探讨了非接触式量测水技术以及模型算法对流量预测的发展前景，结合目前研究基础和实际需求对未来的研究方向进行了讨论，以期为进一步提高量测水精度、降低量测水...     

灌溉系统中标准流量确定的条件随机概率计算方法

针对目前在计算渠系水效率中选择渠道计算流量时,采用传统的独立选择本级渠道计算流量方法的不足。根据随机概率理论,结合内蒙古河套灌区的实测资料,提出了灌溉系统中标准流量确定的条件随机概率计算方法。该方法为大型灌区在计算渠系水效率时,合理地选择计算流量提供了理论依据,从而进一步提高了大型灌区渠系水效率计算的科学性和准确性。     

基于水位流量关系的量水计研制与测试

为克服传统量水设施的不足,促进灌区灌溉水情的实时监测,研制和测试了一种基于水位流量关系的量水计。该量水计由水位传感器、模数转换器、单片机、电源、控制盒组成,其测流方法是:水位传感器实时采集水位数据,通过水位流量关系推算渠道流量,再按时段对水量进行累计得到灌溉水量,可实时读出或存储渠道水位、流量及灌溉水量数据。在高邮灌区的实验表明,该量水计与高精度板闸流量计的量水结果相近,相关系数为0.986,平均相对误差为4.48%,满足渠系量水的精度要求。该量水计具有成本低廉、使用方便、量测精度较高的优点,适合在中小型灌溉渠道推广应用。     

闸墩式量水槽试验研究

研究渠道量水设施对灌区节水、实现水资源高效可持续利用具有重要意义,在满足量水所要求的条件下,应优先选用水工建筑物量水.针对闸墩兼作量水槽并能结合闸门以实现联合测流的要求,提出一种闸墩式量水槽.选择8种收缩比和3种槽长在矩形渠道中进行了系统试验.结果表明.无量纲教Kc/Kc和H/Bc高度相关,根据理论分析和室内试验得出的流量公式简明实用,自由出流时流量计算最大相对误差3.59%.闸墩式量水槽临界淹没度可达0.91,增加量水槽长度会增大相应量水槽的临界淹没度.控制收缩比为0.49～0.65时可得到较好的量水效果.     

ADP在宽浅河道流量测验中使用小

在介绍宽带声学多普勒流速剖面仪ADCP测量河道原理的基础上,通过大量比测资料和理论分析，对宽带ADCP（简称ADCP下同）在北方宽浅河流流量测验应用中的单元尺寸和测量误差的关系进行探讨,提出了新的单元尺寸标准,拓展了ADCP的使用范围,提高了测验精度。别外,对缩小单元尺寸的理论依据进行了阐述.     

U形渠道机翼柱型量水槽水力性能分析

为了详细探究机翼柱型量水槽应用于U形渠道的量水性能,设置了4个不同的量水槽收缩比开展水力性能试验。通过对流量、收缩比和上游水位等数据进行分析,拟合出机翼柱型量水槽的流量公式。研究还对测流精度、上游佛汝德数、临界淹没度等参数进行了详细分析。试验结果表明,机翼柱型量水槽水位～流量相关性极高,相关系数R2达0.998,利用试验数据拟合出的流量公式简单易用,平均流量误差约为2.47%,上游佛汝德数小于0.3,临界淹没度最高为0.887。与传统的U形渠道量水槽相比,机翼柱型量水槽的流动公式简单易用,U形渠道机翼柱型量水槽的结构为进一步研究提供了新的思路和参考。     

南方多越级渠道灌区渠系水利用系数的计算方法

我国南方多越级渠道灌区,由于渠系情况比较复杂,在实际工作中,多对渠系水利用系数根据经验进行估算,因而造成的误差也比较大。在确定越级渠道及流量分布的基础上,提出了没有量水设施或量水设施不完备的多越级渠道的南方灌区渠系水利用系数的计算方法,能够满足灌区设计及用水管理等工作需要。     

矩形渠道机翼形量水槽试验研究与应用

渠道量水设施是灌区实现节水和水资源高效可持续利用的有效途径之一。介绍了一种机翼形状的矩形渠道量水设施,在试验室矩形渠道中通过4种不同量水槽收缩比进行了系统的组合试验,并在引大入秦工程进行了原型试验和应用研究。试验结果表明:该量水槽过流顺畅,水头损失较小,试验数据资料表现出极好的相关性,相关系数R2=0.999 7。拟合的具有量纲和谐性的指数形式的流量计算公式简明实用,流量计算平均误差小于1.10%,临界淹没度可达0.89,完全可以实际应用。     

辽宁太子河流域典型灌区渠系水利用系数测算

渠系水利用系数是综合反映灌区渠系工程状况与管理水平的重要指标,是编制用水计划和进行水量平衡计算的主要技术参数.研究根据水资源分区,以辽宁太子河流域典型灌区--辽阳灌区为例,选定典型渠道,利用传统动水测算法根据渠道不同时期的输水流量和地下水位,确定监测时间和次数,计算出渠道水利用系数的平均值,然后依据灌区实际情况进行系数修正,最后得到全灌区渠系水利用系数为0.6045.     

ADCP在宽浅河道流量测验中使用小单元尺寸的探讨

在介绍宽带声学多普勒流速剖面仪ADCP测量河道原理的基础上,通过大量比测资料和理论分析,对宽带ADCP(简称ADCP下同)在北方宽浅河流流量测验应用中的单元尺寸和测量误差的关系进行探讨,提出了新的单元尺寸标准,拓展了ADCP的使用范围,提高了测验精度.另外,对缩小单元尺寸的理论依据进行了阐述.