【正文】 流量 計(jì)算，檻前水深h1＝。則上游水位H1=P+h1＝+＝。 淹沒(méi)度復(fù)核：下游水位采用明渠均勻流公式計(jì)算，經(jīng)計(jì)算， m3/s時(shí)，下游水位為H2=。，設(shè)計(jì)不能成立。，這樣，以檻頂為基準(zhǔn)的下游水頭h2==，則淹沒(méi)系St=h2/h1=，過(guò)檻水流為自由出流，符合設(shè)計(jì)要求。 此時(shí)上游水位H1=+=。 實(shí)際工程中，還要根據(jù)上游工程布置情況，復(fù)核進(jìn)流條件，即是否會(huì)因水位的抬高，而影響本級(jí)渠道的進(jìn)流。 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。并取量水槽寬度 B=30cm，堰高P=15cm 。 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，≥。如為自由流， 典型應(yīng)用情況h(m)h/PCQ(m3)/s例2 ：為了便于比較，現(xiàn)采用上述推薦的流線型三角形剖面堰尺寸，作為量水設(shè)備， m3/s；用混凝土砌置。試求上下游水位并設(shè)計(jì)工程布置。解 ：首先考慮在準(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30cm、渠深25cm的矩形斷面，兩端與原梯形土渠平順連接。，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（詳見后述）。計(jì)算上、下游水位：上游水位： m3/s時(shí)，按 ，＝。+＝，為安全計(jì)，，=。但仍要復(fù)核設(shè)置量水堰后是否影響本級(jí)渠道的進(jìn)流。 下游水位：前已計(jì)算。 復(fù)核淹沒(méi)度： 為自由流，符合設(shè)計(jì)要求。 ：量水槽寬度 B=32cm，圓柱體直徑d=16cm，則Bc=16cm，ε=。如g=，其流量計(jì)算式可簡(jiǎn)化為Q= （）。 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。上游水位如超過(guò)允許水位時(shí)，應(yīng)加高堤頂高程；下游水位若超過(guò)允許的下游水位時(shí)，說(shuō)明已產(chǎn)生淹沒(méi)流，不符合應(yīng)用條件，應(yīng)改變量水槽布置及相關(guān)尺寸?，F(xiàn)舉例說(shuō)明如下：例：同上例。解：決定采用本文推薦之矩形半圓柱形量水槽尺寸。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。在距下游端約1m處的兩側(cè)邊墻上，設(shè)置直徑為16cm的半圓柱（方法詳見后述），此為喉口收縮斷面。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=。下游水位：與上例相同，下游水位h=。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。，以抬高上游水位。+＝，此時(shí)淹沒(méi)度為c=＝，滿足自由流運(yùn)行條件。，為安全計(jì)，， m。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。為了比較三種末級(jí)渠道量水布置的優(yōu)劣，本文采用了同一渠道作為計(jì)算示例。 量水布置比較表名 稱簡(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。上游槽深可不改變。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。按自由流計(jì)算，上游水頭并不高，但受下游水位頂托，不能產(chǎn)生自由流，必須抬高上游槽底高程形成跌水，產(chǎn)生自由流后方能使用。但無(wú)堰檻，不易淤積?？傊?，3種布置形式均可采用，可結(jié)合末級(jí)渠道的形式、自然條件選用。工程量雖有差別，但因差別甚微，不是選型制約因素。6 量水設(shè)備選擇、設(shè)計(jì)與安裝由以上分析可知，量水設(shè)備不是一件儀器，直接安裝后便可使用。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。此處量水設(shè)備的選擇是指測(cè)試渠道或安裝位置的選擇。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。因此應(yīng)盡可能選擇具有跌水的位置。這要與樣點(diǎn)田塊的面積、土壤質(zhì)地、農(nóng)作物種類等通盤考慮，盡可能選擇二者都符合要求的位置。對(duì)于“以大帶小”灌區(qū)的渠首量水，同樣要考慮這一問(wèn)題，必要時(shí)以滿足量水為主，而改變灌區(qū)的選擇。另外，交通、用電及管理等是否方便，也是需要考慮的因素。 水力計(jì)算 當(dāng)量水設(shè)備的位置和類型選定后，首先要進(jìn)行水力計(jì)算，其計(jì)算內(nèi)容主要有：（1） 量水設(shè)備上游水位。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。按同樣流量，通過(guò)明渠均勻流公式計(jì)算；（3） 水位檢驗(yàn)。檢驗(yàn)上、下游水位是否滿足該設(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。檢驗(yàn)上游水位抬高后是否會(huì)漫溢，或安全超高是否滿足；（5） 渠道過(guò)流能力。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)算有不滿足之處，則需更改方案或采取一定的補(bǔ)救措施，以滿足設(shè)計(jì)要求。此點(diǎn)很重要，否則既不能測(cè)量流量，還可能造成事故。 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。包括量水槽長(zhǎng)度、寬度、深度、堰體尺寸、水尺安裝位置等。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。同時(shí)根據(jù)工程量估算工程費(fèi)用。 量水槽除必須滿足結(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。否則水流可能出現(xiàn)偏折、不對(duì)稱、不穩(wěn)定等現(xiàn)象，影響測(cè)試精度，柱形量水槽尤加注意。 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。 堰體制作對(duì)于三角形剖面堰和簡(jiǎn)易量水檻，可以采用以下方法制作堰體：（1） 首先根據(jù)已設(shè)計(jì)好的尺寸，在三合板上繪制堰體剖面形狀；然后用鋸子沿線鋸開，并用砂皮打光模平，構(gòu)成樣板；（2） 在量水槽設(shè)堰處的底板上，沿邊墻垂直方向繪制一根直線，作為堰體上游側(cè)位置的控制線；（3） 在距兩側(cè)邊墻約5cm處，分別繪制平行于邊墻的直線，可用三角尺按上述控制線的垂線方向繪制，此為樣板定位線；（4） 將樣板豎直置放在樣板定位線上，上游側(cè)與堰體控制線重合，底部用少許水泥砂漿固定，待水泥砂漿凝固，一般需時(shí)一日；（5） 次日樣板已固定，在樣板之間用碎渣填塞，并用水泥砂漿按樣板形狀仔細(xì)括平、抹面，凝固后堰體便制成。 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。 水尺安裝（1）由于量水設(shè)備的水位變幅不大，水尺長(zhǎng)度20cm～30cm即可。但刻度最小要到mm，以保證測(cè)試精度。鋼直尺不宜使用，因其顏色反差太小，不易看清楚；可采用鋼卷尺的一段（廢舊鋼卷尺也可），其顏色反差較強(qiáng)。（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。對(duì)于半圓柱體量水槽，水尺直接置于槽底，零點(diǎn)與槽底同高，水位讀數(shù)即為水頭。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。量水槽建成后必須復(fù)核堰寬（槽寬），因?yàn)榱克劢ǔ珊笃鋵挾韧蝗缭O(shè)計(jì)所定。而寬度所產(chǎn)生的誤差很明顯，如相差1cm，％。不過(guò)，寬度不等于設(shè)計(jì)尺寸沒(méi)有關(guān)系，只要將實(shí)測(cè)寬度帶入公式計(jì)算即可。末級(jí)渠道進(jìn)口應(yīng)設(shè)置簡(jiǎn)易閘門，以控制和調(diào)節(jié)來(lái)水量。樣點(diǎn)田不需要灌溉時(shí)，關(guān)閉閘門；流量偏大或偏小時(shí)，用其調(diào)節(jié)流量。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。7 量水設(shè)備運(yùn)行及管理由上述可見，除已采用自動(dòng)設(shè)備量水外，從運(yùn)行角度考慮，用水尺量水及堰槽式量水的共同特點(diǎn)是：(1)只能計(jì)及流量，而不能計(jì)及水量；(2)人工測(cè)讀；(3) 主要觀測(cè)水位和時(shí)間；(4)水位如有變化，必須及時(shí)監(jiān)測(cè)。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。為方便及統(tǒng)一起見，特制定流量測(cè)試記錄表（附表），供運(yùn)行參考。（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。參考文獻(xiàn)1． 俞雙恩，等. ，2004，（4）.2． 蔡勇，周明耀. 灌區(qū)量水實(shí)用技術(shù)指南[M] . 北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.3． 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，石家莊市冶河灌區(qū)管理處. 矩形量水檻研制與應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試報(bào)告. 1992，4.4． 朱宗法. 一種性能優(yōu)良的測(cè)流堰—流線型三角形剖面堰. 水利水電標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量. 1995，(3).5． 呂宏興，等. 矩形渠道半圓柱形簡(jiǎn)易量水槽試驗(yàn)研究. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 第 20券，第6期，2004，11. 附表 流量測(cè)試記錄表灌區(qū)名稱： 渠道名稱： 日期： 量水設(shè)施： 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 測(cè)量者：