[发明专利]一种基于最优收缩度中心圆柱矩形槽的渠道测流法

说明书

本发明公开了一种基于最优收缩度中心圆柱矩形槽的渠道测流法，主要包括通过CFD方法对给定中心圆柱矩形槽在不同收缩度条件下进行模拟，通过水跃的形态来判断柱前是否存在有效水深，当某一最小收缩度在任意流量条件下均存在有效水深时即得到最优收缩度；借助SPSS和Origin对不同收缩度及流量条件下的水深和收缩过流宽度进行数据处理，得到基于不同收缩度的中心圆柱矩形槽的流量预测公式，将最优收缩度带入即可得到基于最优收缩度中心圆柱矩形槽的流量预测公式，在渠道测流时依据渠道尺寸将最优收缩度的中心圆柱矩形槽安置渠道中，待水流稳定后测得水深带入流量公式即可得到实时的渠道流量。本发明能够准确地测试渠道流量，操作便捷，制作廉价，适应性强。

技术领域

本发明涉及一种基于最优收缩度中心圆柱矩形槽的渠道测流法，属于水利工程技术领域。

背景技术

灌区用水管理对灌区的建设至关重要，灌区用水管理主要指灌溉水量、流量和灌水时间的合理调节与分配，从而发挥灌排工程效益、有效地利用灌溉水源、提高灌水质量和效率、促进农业稳产高产。目前灌区量水常用的方法有：利用渠系建筑物量水；利用特设的量水设施量水；利用流速仪测水等。(一)利用渠系建筑物量水是指利用闸门、渡槽、倒虹吸或跌水建筑物来量水，该类方法测量要求较高，建筑物本身不能有损坏、变形、漏水、淤积、阻塞等现象的发生，并且内部测试设备校准和维护均比较困难，测试方法繁琐，不利于应用。此外，利用渠系建筑物来量水，在工程中应用首当其冲的任务就是建造对应的建筑物，需要花费大量的人力、物力和财力。(二)利用特设的量水设置来量水主要包括四种方式：其一，利用U形渠道平底抛物线无喉段量矩形槽来测量水量，该方法存在一定的缺陷，其预测流量的精度较差，因为在系数校核时并未考虑尺度效应，在模型尺度上校核的流量系数应用到原型尺度上势必不准，速度系数存在很大的经验性，并且适用范围较小，只能用于平底渠道并且一旦建造将无法移动；其二，巴歇尔量矩形槽，也是一种由明渠收缩构成的量水设施，其测流条件苛刻，设计和安装要求高，测量误差大；其三，三角形量水堰，其结构简单，造价低廉，测试方便，精度相对较高，但是过水能力较小，计算复杂，通用性较差；其四，梯形量水堰，其结构简单，造价便宜，测试方便，但当堰前水位雍高时，水质较差的渠道中会造成淤积和拥堵，只能用于清水中测流，在安装和使用对使用人员的技术要求较高，推广性较差；利用流速仪测流法，其测流过程繁琐、花费时间较长、测量精度较差，很难在灌区中推广使用。随着现代化进程的加快，超声波流量计、电磁流量计等也能在灌区中有所应用，但其造价昂贵，维护保养成本高，局限了其在灌区中广泛应用。那么如何简单准确地测试灌区的渠道流量成为一个难题。