梯形渠道梯形喉口量水槽水力特性初探

【目的】设计一种体型简单、过流能力强的梯形渠道梯形喉口量水槽,为提高小流量时的测流精度和减小大流量时的水头损失提供支持。【方法】对梯形渠道4种喉口收缩比ε(0.427,0.506,0.557,0.681)的梯形喉口量水槽,分别在12种流量(15.39L/s,19.44L/s,23.62L/s,29.39L/s,35.91L/s,39.15L/s,45.00L/s,49.59L/s,54.28L/s,61.15L/s,65.70L/s,71.96L/s)工况下的测流精度、水头损失、临界淹没度、适宜喉口收缩比等水力性能进行试验研究,通过观测15个控制断面的水深分析水面线的变化规律及流量与收缩比、上游水深的关系,并对自由出流条件下的流量公式进行拟合。【结果】梯形喉口量水槽的上游水深与流量间存在良好的指数关系,相关系数高达0.998 6;设计梯形喉口的量水槽有效改善了梯形渠道测流的测流误差和水头损失,喉口收缩比为0.427~0.557时,实测流量与计算流量的最大相对误差为4.643%;喉口收缩比为0.506~0.681时,水头损失最大为上游总水头的12%左右,较长喉道水头损失有所减小;梯形喉口量水槽具有较高的临界淹没度,临界淹没度变化范围为0.85~0.93;综合考虑水头损失及测流精度,较适宜的喉口收缩比为0.506~0.557,喉口倾角为70°~78°。【结论】梯形喉口量水槽为灌区梯形渠道量水槽的设计提供新思路。

Hydraulic performance of trapezoidal-throated flume in trapezoidal channel