【正文】 淹沒(méi)系數(shù)。1～4號(hào)堰形能在淹沒(méi)流條件下運(yùn)用，但的取值。但資料偏少，試驗(yàn)水槽寬度和長(zhǎng)度也小。自由流流量計(jì)算式： （） 式中： Q——流量，m3/s；g——重力加速度，m/s2；Bc——喉口寬度（Bc=Bd）, m；H——以喉口底部為基準(zhǔn)的量水槽上游水深，m。為保證量水精度，喉口收縮必須根據(jù)渠道坡度確定，收縮比應(yīng)隨底坡增大而減小，原則上是量水槽上游水流佛勞德數(shù)Fr≤。缺點(diǎn)堰檻阻水，上游易產(chǎn)生淤積。1987年在石家莊冶河灌區(qū)繼續(xù)研究。5 末級(jí)渠道量水實(shí)用技術(shù)(推薦尺寸)本文所指末級(jí)渠道為大、中型灌區(qū)的農(nóng)、毛渠，小型灌區(qū)的斗、農(nóng)渠，流量較小，～。由前節(jié)敘述可知，簡(jiǎn)易量水檻現(xiàn)有5種型號(hào)。則流量公式簡(jiǎn)化為 () 典型應(yīng)用情況：在自由流條件下， 典型應(yīng)用情況h1 (m)CnQ(m3/s)現(xiàn)以例說(shuō)明量水檻的設(shè)計(jì)和使用方法。故首先將量水段改建為混凝土渠道，其長(zhǎng)度約5m。則上游水位H1=P+h1＝+＝。 此時(shí)上游水位H1=+=。 堰形詳細(xì)數(shù)據(jù) 單位：cmZ1Z2　P　P﹡　R　L1L2L13151713175168流量計(jì)算仍采用式()，如為自由流，=，則流量計(jì)算式可簡(jiǎn)化為：Q= ()根據(jù)上述限制條件，≥。用三合板繪制的剖面圖定位，水泥砂漿砌制堰體，構(gòu)成流線型三角形剖面堰（詳見(jiàn)后述）。 下游水位：前已計(jì)算。 典型應(yīng)用情況H(m)CnQ(m3/s) 選用量水槽時(shí)，必須復(fù)核量槽上下游水位。與上例同樣在準(zhǔn)備安裝量水槽附近的渠道中，選擇一段長(zhǎng)約5m左右的明渠，用磚砌、水泥砂漿抹面的方式襯砌渠道，并將斷面改為底寬32cm、渠深25cm的矩形斷面，兩端與原梯形土渠平順連接。按計(jì)算結(jié)果，量水槽非但不能產(chǎn)生自由出流，而且下游水位已超過(guò)上游水位，說(shuō)明本設(shè)計(jì)不能成立。實(shí)際工程中尚需復(fù)核是否會(huì)因上游水位的抬高，而影響本級(jí)渠道的進(jìn)流。渠槽斷面為矩形，施工方便；(2) 流線型三角形剖面堰，堰體為流線型，流量系數(shù)較大，；堰高和槽深均較適宜；因堰型為流線形，制作略難；(3) 矩形渠道半圓柱形量水槽，和另外兩種形式相比，喉口阻力偏大，流量系數(shù)偏小， m。工程量雖有差別，但因差別甚微，不是選型制約因素。由上述介紹和實(shí)例可知，小型渠道和末級(jí)渠道因采用量水設(shè)備，增加了渠道局部阻力，致使上游水位抬高，可能會(huì)影響本級(jí)渠道的進(jìn)流。另外，交通、用電及管理等是否方便，也是需要考慮的因素。檢驗(yàn)上、下游水位是否滿(mǎn)足該設(shè)備的運(yùn)行條件，如自由流界限、最小水頭及其與堰高的關(guān)系等；（4） 渠道堤頂高程。 繪制量水槽布置圖根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果，繪制量水槽平面圖和剖面圖。 量水槽除必須滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不漏水等一般條件外，從量水要求出發(fā)，更要注意邊墻順直、渠槽等寬、表面光潔等條件。 柱體制作 半圓柱體量水槽的半圓柱，可按下列方法制作：（1） 按選定尺寸購(gòu)置PVC管，長(zhǎng)度等于量水槽深度；（2） 用鋼鋸將PVC管鋸成兩個(gè)半圓形，靠近兩直邊打小孔數(shù)個(gè)，內(nèi)穿元釘（其它位置因釘頭影響流態(tài)），同樣在邊墻的半圓柱體安放處釘數(shù)枚元釘，起類(lèi)似于錨筋作用；（3） 將兩個(gè)半圓PVC管在既定位置豎直、緊貼邊墻置放，然后內(nèi)灌水泥砂漿，頂部整平，待水泥砂漿凝固后，半圓柱體即制成。（2）水尺的安裝本身并不困難，需要注意的是要確定水尺零點(diǎn)的位置。而寬度所產(chǎn)生的誤差很明顯，如相差1cm，％。否則，可能因灌溉流量和水流特性不符合量水設(shè)備計(jì)量要求，而不能準(zhǔn)確計(jì)量。（1） 量水設(shè)備應(yīng)注意安全保護(hù)，使其不易被損壞；（2） 灌水前必須清除量水槽中沉積的泥砂和垃圾等雜物，以保證設(shè)計(jì)堰高等運(yùn)行條件；（3） 灌水前必須檢查水尺是否損壞，零點(diǎn)是否正確，由于水尺容易損壞，必要時(shí)需更新和重新安裝；（4） 灌溉期間量水設(shè)備如有損壞，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)；（5） 運(yùn)行中應(yīng)及時(shí)清理設(shè)備附近的漂浮物，確保水位觀測(cè)正確。因此運(yùn)行中觀測(cè)者必須及時(shí)仔細(xì)地觀測(cè)水位并計(jì)及時(shí)間。末級(jí)渠道進(jìn)口應(yīng)設(shè)置簡(jiǎn)易閘門(mén)，以控制和調(diào)節(jié)來(lái)水量。對(duì)于堰式量水槽，水頭從堰頂起算，因此水尺零點(diǎn)應(yīng)與堰頂同高，可用直尺在水尺設(shè)置位置，按檻（堰）高定位。但刻度最小要到mm，以保證測(cè)試精度。 為了保證堰體安裝準(zhǔn)確，堰體位置的槽底高程必須相等，其誤差不應(yīng)超過(guò)1mm，抹面時(shí)可用水平尺找平，或采用其它經(jīng)驗(yàn)制作。如不另繪施工圖則需注明砌制材料、注意事項(xiàng)等，以供施工、安裝使用。檢驗(yàn)是否會(huì)因上游水位的抬高而影響本級(jí)渠道的進(jìn)流，或因頂托作用，使上一級(jí)渠道水位也抬高；（6） 如上述計(jì)算有不滿(mǎn)足之處，則需更改方案或采取一定的補(bǔ)救措施，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。按設(shè)計(jì)流量或通常灌溉流量，根據(jù)量水設(shè)備流量計(jì)算式計(jì)算；（2） 量水設(shè)備下游水位。這要與樣點(diǎn)田塊的面積、土壤質(zhì)地、農(nóng)作物種類(lèi)等通盤(pán)考慮，盡可能選擇二者都符合要求的位置。而是要根據(jù)渠道的流量、水力條件等情況進(jìn)行選擇、設(shè)計(jì)和制作。但無(wú)堰檻，不易淤積。 量水布置比較表名 稱(chēng)簡(jiǎn)易量水檻流線型三角形剖面堰矩形渠道半圓柱形量水槽設(shè)計(jì)流量 （m3/s）下游水位 （m）堰（檻）高 （m）+堰（檻）上水頭（m）上游槽深 （m）：(1) 簡(jiǎn)易量水檻，流量系數(shù)較大，故堰上水頭較小。+＝，此時(shí)淹沒(méi)度為c=＝，滿(mǎn)足自由流運(yùn)行條件。復(fù)核上下游水位：上游水位：采用式（）計(jì)算， m3/s時(shí)上游水位為H=?，F(xiàn)舉例說(shuō)明如下：例：同上例。 ：量水槽寬度 B=32cm，圓柱體直徑d=16cm，則Bc=16cm，ε=。+＝，為安全計(jì)，=。試求上下游水位并設(shè)計(jì)工程布置。 根據(jù)我省末級(jí)渠道流量小、渠道坡度緩的特點(diǎn)，推薦上述1號(hào)堰型供選型參考。設(shè)計(jì)不能成立。在距下游約1m處設(shè)置堰檻，檻高度P＝，檻頂長(zhǎng)度L1=，上游面為1：3斜坡（砌置方法詳見(jiàn)后述）。渠道未襯砌、為壤土土渠；斷面為梯形，邊坡比例1:1，渠底比降1/5000； m3/s。具體尺寸為：量水檻寬度b=30cm，檻頂長(zhǎng)度L1=30cm，檻高度P=10 cm。上述小型渠道的量水方法，同樣適用于末級(jí)渠道的量水，但尺寸更小。注：最小流量與量水設(shè)備的水頭、寬度、檻高等密切相關(guān)。僅適用于自由流。因系國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、量水槽規(guī)范，同時(shí)適合淹沒(méi)流。本文在此推薦可從實(shí)踐上豐富該項(xiàng)試驗(yàn)研究，以取得更多的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。量水槽淹沒(méi)度定義為下游水深與上游水深之比，σ＝h/H；試驗(yàn)表明，臨界淹沒(méi)度σC＝。2004年，我國(guó)西北農(nóng)林科技大學(xué)呂宏興等人，在長(zhǎng)12m、寬60cm、深30 cm的水槽中，采用3種收縮比，進(jìn)行了48組試驗(yàn)。該量水槽的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，且具有一定的量水精度。對(duì)于堰形號(hào)5，由于沒(méi)有取得淹沒(méi)流的數(shù)據(jù)，因此，只能應(yīng)用于自由流。除5號(hào)堰形外。尾水頭不應(yīng)該超過(guò)堰頂高程以上的上游水頭的倍，從而使其對(duì)流量的影響不超過(guò)1％。使測(cè)量不受水流波動(dòng)影響。另一方面，它又應(yīng)該足夠地靠近堰，使測(cè)量斷面和堰的控制斷面間的能量損失最小。堰頂是水平的并垂直于近河槽的水流方向，堰頂和傾斜面均光滑。它是將三角形剖面堰的兩個(gè)剖面之間的銳緣棱，用一個(gè)與兩個(gè)坡面相切的圓弧所代替，形成流線型的堰底。（4）淹沒(méi)度的影響在量水建筑物中，渠道下游水深常對(duì)檻型的選擇有決定性的影響。 5種型號(hào)簡(jiǎn)易量水檻尺寸及C、n值查對(duì)表型 號(hào)檻寬度b(m)檻高度P (m)檻頂長(zhǎng)度L1 (m)綜合系數(shù)C冪指數(shù)nA型B型C型D型E型注：如果選用表中推薦尺寸，可以根據(jù)檻上實(shí)測(cè)水頭，利用簡(jiǎn)化公式直接計(jì)算。因此，必須按渠道預(yù)期要求通過(guò)的最大流量和下游相應(yīng)的渠道水深來(lái)選擇適當(dāng)?shù)牡讬懜叨取Ａ克畽懙母叨葘?duì)渠道中的水位起控制作用。1987年開(kāi)始在石家莊冶河灌區(qū)修建了61座各型量水檻，其中13座作了現(xiàn)場(chǎng)率定，1992年通過(guò)技術(shù)鑒定。需要注意的是，事先一定要率定，不能采用水泵銘牌的額定流量。根據(jù)我省錢(qián)塘江灌區(qū)等地的經(jīng)驗(yàn)，其渠首量水可采用電量法，即根據(jù)用電量進(jìn)行換算。此種方法的量測(cè)原理前已述及，惟此法一定要建立在流量隨水位呈單值函數(shù)關(guān)系變化的基礎(chǔ)上，否則一個(gè)水位，出現(xiàn)多種流量，則為錯(cuò)誤。但為驗(yàn)證和提高測(cè)驗(yàn)精度，最好進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)率定，率定方法可采用流速儀法，根據(jù)實(shí)測(cè)流量反推流量系數(shù)。流量系數(shù)根據(jù)水閘類(lèi)型和出口形狀而定。b、閘門(mén)全開(kāi)淹沒(méi)出流：閘門(mén)下緣高于水面，e/H，hH/H≥；在水力學(xué)中屬于淹沒(méi)堰流。也可不設(shè)置水尺，而是在該測(cè)量位置，用連通管將水引入岸邊觀測(cè)井內(nèi)，井內(nèi)立水尺觀測(cè)水位。利用水閘量水，一般采用以下幾個(gè)步驟和方法：（1）準(zhǔn)備工作首先檢查水閘的完好情況。（5）自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備須增設(shè)保護(hù)措施自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備都具有儀表、電纜等裝置，極易丟失，必須增加保護(hù)措施，如保護(hù)箱、小房子等。（2）造價(jià)低廉、施工簡(jiǎn)易應(yīng)盡量利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧辖ㄔ?，造價(jià)太高或施工太復(fù)雜的型式，都不宜采用。因此，必須充分估計(jì)可能影響的范圍，并且要復(fù)核渠道兩側(cè)堤頂高程。由上述可見(jiàn)，灌區(qū)量水方法和量水設(shè)備種類(lèi)繁多。由于流速測(cè)點(diǎn)多，測(cè)量繁雜，不宜經(jīng)常使用，通常用于其它測(cè)量方法的流量系數(shù)率定。其結(jié)構(gòu)組成為節(jié)流元件（過(guò)水涵管），計(jì)數(shù)儀表等，如電磁流量計(jì)、農(nóng)用分流式量水計(jì)、灌溉量水水表等。通過(guò)量水建筑物主體段過(guò)水?dāng)嗝娴目茖W(xué)收縮，使其上下游形成一定的水位差，從而得到較為穩(wěn)定的水位流量關(guān)系。該方法簡(jiǎn)便易行，設(shè)備費(fèi)用低，容易為群眾所掌握。其原理為通過(guò)量測(cè)過(guò)水建筑物上下游的水位，根據(jù)不同流態(tài)的流量計(jì)算公式，選用適當(dāng)?shù)牧髁肯禂?shù)，推求出過(guò)水流量和累計(jì)水量。由于灌區(qū)自然條件千差萬(wàn)別，國(guó)內(nèi)已有的量水方法達(dá)幾十種，適用條件及利弊不一，本文僅略加介紹。其他如烏溪江引水、峽口、橫錦等水庫(kù)灌區(qū)也在干渠上設(shè)有一定數(shù)量的自動(dòng)量水設(shè)施。上世紀(jì)90年代初，我省義烏巧溪水庫(kù)灌區(qū)結(jié)合節(jié)水灌溉項(xiàng)目的研究，從江蘇溧陽(yáng)沙河水庫(kù)灌區(qū)引進(jìn)農(nóng)用分流計(jì)，在多條支渠口設(shè)置，并進(jìn)一步研發(fā)、制造、出售。1985年國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《水利工程水費(fèi)核定、計(jì)收和管理辦法》，引發(fā)了灌區(qū)量水技術(shù)的第一個(gè)高潮。附表5 灌區(qū)“小型灌區(qū)”渠首量水記錄表量水設(shè)施： 日期： 渠首位置： 渠道名稱(chēng)： 流量計(jì)算式： 時(shí) 間上游水位(H)下游水位(h)流 量 (Q)時(shí) 段 (t)水 量(W)()(cm)(cm)(m3/s)(分)m3