明渠水流流速横向分布抛物线律及其应用.pdf

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1、第35卷第5期人民黄河Vo1．35．No．52013年5月YELL0WRIVERMay，2013【灌溉·供水】明渠水流流速横向分布抛物线律及其应用韩金旭，黄福贵，卞艳丽，吴玉磊，陈伟伟(黄河水利科学研究院，河南郑州450003)摘要：依据室内试验和田间实测资料，分析了明渠水流横向流速分布特点，建立了明渠水流横向流速分布抛物线律，给出了参数的确定方法，并结合明渠垂向流速双幂律提出了明渠测流方法。实测资料验证表明：用抛物线律表达明渠水流横向流速分布具有较高的精度，在(1—2x／B)>0．1范围内，除个别点外，计算流速相对误差小于5％；利用抛物线律及双幂

2、律建立的明渠测流方法，精度较高，对不同形式及断面尺寸的渠道具有较强的适应性。关键词：明渠；流速；横向分布；抛物线律；测流中图分类号：$274．4文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2013．05．028ParabolicLawforLateralDistributionofFlowVelocityandItsApplicationinOpenChannelHANJin—XU，HUANGFu—gui，BIANYan—li，WUYu—lei，CHENWei—wei(YellowRiverInstituteofHydr

3、aulicResearch，Zhengzhou450003，China)Abstract：Basedonindoorandfieldexperiments，velocitydistributionpropertiesofopenchannelwereanalyzed．Paraboliclawforlateraldistribu-tionofflowvelocitywasestablishedinrectanghlarandtrapezoidalchanne1．Theformulatodefinetheparameteroftheparabolicl

4、awwasgiven．Andthenthemethodforflowmeasurementinopenchannelwasputforwardbasedontheparaboliclawandtwo—powerlaw．Theoutcomesshowthatthefractionalerrorsofcalculatedvelocitiesbytheparaboliclawaresmallerthan5％exceptafewpoints，when(1—2x／B)>0．1．Inaddition，themethodforflowmeasurementisa

5、ccurateandadaptstodifferentformofchannels．Keywords：openchannel；velocity；lateraldistribution；paraboliclaw；flownmasurement目前，在我国农业是用水大户，随着水资源供需矛盾的日尽管指数分布律在以往的研究中应用较多，但从测流角度益突出，解决农业节水问题迫在眉睫。有效的明渠量水技术是而言，指数律往往难以得出积分结果，特别是在自动化测流过程强化灌区用水管理，优化水资源配置的重要手段。在各种明渠中，指数形式常占据较大内存，给数据计算及存储带来不

6、必要的量水方法中，堰槽法测流准确，但因其阻水严重而难以在平原麻烦。由此可见，探索简单、精确的流速横向分布规律，是认识灌区推广；流速一面积法适用性强，但测点较多，操作费明渠水流特性、进行水力计算与实现明渠测流的重要手段。时I2。因此，探索明渠水流流速分布规律，通过测量有限点流速实现明渠流量测量，即在减少灌溉水头损失的同时，减轻1试验设计与方法传统流速仪法测流的工作量，是明渠测流技术发展的方向。试验分为室内试验与田问实测两部分，室内试验在矩形水已有的研究一般较侧重纵向流速分布，对流速横向分布规槽内进行。水槽为混凝土结构，长为25m，底宽为1m，槽深为律

7、的探索较少。从现有的研究成果来看，明渠水流横向流速分1in，底坡比降为1：5000。为保证水流平顺，室内试验测量段布规律主要为指数律。陈森林等较早给出了流速分布指数函布置在水槽中部，同时在入口处布置消能栅与压波排。尾门布数，并给出了参数的确定方法；郝红科等提出了各自的指数置在渠道末端，以实现对渠槽水位的有效控制。水槽流量由电律，但其本质与陈森林的成果相似；雒天峰等比较了不同磁流量计测得，水位由测针测得。指数形式对指数律计算精度的影响，认为指数律最终计算结果田间试验在内蒙古南岸灌区进行，利用实际渠道观测流速不易进行积分，给实际应用带来了困难；张耀哲等

8、探索了不同含沙量对指数律的影响，得出了指数随含沙量增大而增大的收稿日期：2012—12-03基金项目：黄河水利科学研究院中