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1、第35卷第5期人民黃河Vo1.35.No.52013年5月YELL0WRIVERMay,2013【灌溉·供水】明渠水流流速橫向分布拋物線律及其應(yīng)用韓金旭,黃福貴,卞艷麗,吳玉磊,陳偉偉(黃河水利科學(xué)研究院,河南鄭州450003)摘要:依據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)和田間實(shí)測(cè)資料,分析了明渠水流橫向流速分布特點(diǎn),建立了明渠水流橫向流速分布拋物線律,給出了參數(shù)的確定方法,并結(jié)合明渠垂向流速雙冪律提出了明渠測(cè)流方法。實(shí)測(cè)資料驗(yàn)證表明:用拋物線律表達(dá)明渠水流橫向流速分布具有較高的精度,在(1—2x/B)>0.1范圍內(nèi),除個(gè)別點(diǎn)外,計(jì)算流速相對(duì)誤差小于5%;利用拋物線律及雙冪
2、律建立的明渠測(cè)流方法,精度較高,對(duì)不同形式及斷面尺寸的渠道具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。關(guān)鍵詞:明渠;流速;橫向分布;拋物線律;測(cè)流中圖分類號(hào):$274.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼: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,在我國(guó)農(nóng)業(yè)是用水大戶,隨著水資源供需矛盾的日盡管指數(shù)分布律在以往的研究中應(yīng)用較多,但從測(cè)流角度益突出,解決農(nóng)業(yè)節(jié)水問(wèn)題迫在眉睫。有效的明渠量水技術(shù)是而言,指數(shù)律往往難以得出積分結(jié)果,特別是在自動(dòng)化測(cè)流過(guò)程強(qiáng)化灌區(qū)用水管理,優(yōu)化水資源配置的重要手段。在各種明渠中,指數(shù)形式常占據(jù)較大內(nèi)存,給數(shù)據(jù)計(jì)算及存儲(chǔ)帶來(lái)不
6、必要的量水方法中,堰槽法測(cè)流準(zhǔn)確,但因其阻水嚴(yán)重而難以在平原麻煩。由此可見(jiàn),探索簡(jiǎn)單、精確的流速橫向分布規(guī)律,是認(rèn)識(shí)灌區(qū)推廣;流速一面積法適用性強(qiáng),但測(cè)點(diǎn)較多,操作費(fèi)明渠水流特性、進(jìn)行水力計(jì)算與實(shí)現(xiàn)明渠測(cè)流的重要手段。時(shí)I2。因此,探索明渠水流流速分布規(guī)律,通過(guò)測(cè)量有限點(diǎn)流速實(shí)現(xiàn)明渠流量測(cè)量,即在減少灌溉水頭損失的同時(shí),減輕1試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法傳統(tǒng)流速儀法測(cè)流的工作量,是明渠測(cè)流技術(shù)發(fā)展的方向。試驗(yàn)分為室內(nèi)試驗(yàn)與田問(wèn)實(shí)測(cè)兩部分,室內(nèi)試驗(yàn)在矩形水已有的研究一般較側(cè)重縱向流速分布,對(duì)流速橫向分布規(guī)槽內(nèi)進(jìn)行。水槽為混凝土結(jié)構(gòu),長(zhǎng)為25m,底寬為1m,槽深為律
7、的探索較少。從現(xiàn)有的研究成果來(lái)看,明渠水流橫向流速分1in,底坡比降為1:5000。為保證水流平順,室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)量段布規(guī)律主要為指數(shù)律。陳森林等較早給出了流速分布指數(shù)函布置在水槽中部,同時(shí)在入口處布置消能柵與壓波排。尾門布數(shù),并給出了參數(shù)的確定方法;郝紅科等提出了各自的指數(shù)置在渠道末端,以實(shí)現(xiàn)對(duì)渠槽水位的有效控制。水槽流量由電律,但其本質(zhì)與陳森林的成果相似;雒天峰等比較了不同磁流量計(jì)測(cè)得,水位由測(cè)針測(cè)得。指數(shù)形式對(duì)指數(shù)律計(jì)算精度的影響,認(rèn)為指數(shù)律最終計(jì)算結(jié)果田間試驗(yàn)在內(nèi)蒙古南岸灌區(qū)進(jìn)行,利用實(shí)際渠道觀測(cè)流速不易進(jìn)行積分,給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了困難;張耀哲等
8、探索了不同含沙量對(duì)指數(shù)律的影響,得出了指數(shù)隨含沙量增大而增大的收稿日期:2012—12-03基金項(xiàng)目:黃河水利科學(xué)研究院中