堰槽测流规范条文说明

>中华人民共和国水利行业标准堰槽测流规范条文说明目次第一章总则第二章堰槽设置与水头测量第三章薄壁堰第四章宽顶堰第五章三角形剖面堰和平坦形堰第六章长喉道槽第七章短喉道槽第八章末端深度法第九章单次流量不确定度的估算第一章总则第条测流量水堰槽在灌溉排污渠道天然小河径流场以及实验室内应用广泛为了满足有关部门的需要有广泛进行调查研究 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 我国实践经验的基础上吸取有关国际标准的长处并有针对性地做了一些室内模型试验和现场试验从而编制本规定第条本规范编列了当前国内外应用广泛技术成熟的标准堰槽型共种可以适应不同条件下的测流要求和量水技术考虑到便于建造和计算方便所选用的堰槽过水断面形状仅有三角形形矩形和梯形种基本形状或由上述种基本形状组成的复式断面对于形圆形和抛物线形等断面形状的堰槽暂未列入第条本规范给出的流量系数和其它各项系数值是经过多次重复试验后得出的精度有足够保证但流量系数是在建造标准堰槽的条件下得出的因此本规范特别强调堰槽的标准化对各类堰槽的尺寸安装条件表面光洁度行近河槽下游条件以及应用限制等都做了明确规定必须严格遵守第二章堰槽设置与水头测量第条河段勘测一般包括初勘和复勘两个阶段初勘内容包括一流域的一般地貌地质土壤植被和气候等自然特征二勘测河段的控制条件如洪水是否归槽有无漫滩支流汇入和回水顶托以及洪枯水位变幅涨落等三河床是否稳定有无冲淤变化以及悬移质推移质河床质漂浮物水草冰凌等情况四河段是否顺直断面是否均匀有无急滩峭壁等五河段及其上下游有无蓄水引水工程如拦河筑坝两岸筑堤以及计划实施的农田排水水资源开发利用等情况复勘内容包括一在拟建堰槽地址的上游按估计最大水头的倍及下游倍以远的范围内视具体情况测量比例尺为或的河段地形平面图二沿河流的主轴线测绘不少于个横断面图遇转折点还需加测两岸须延测至调查或实测最高洪水位以上从而计算河床纵比降三在拟建堰槽上下游适当位置处测绘断面流速分布图四用比降法估计各级水位的流量绘制水位流量关系曲线五计算各级水位的弗汝德数六为了解河床覆盖层情况在建堰槽地段进行必要的钻探对沙卵石河床应钻探到基岩或不透水层为止对壤土或沙壤土组成的河床宜钻至以上深度七详细了解有关 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 管理条件第条堰槽型的选择取决于许多因素但最终是由河段的边界条件和所选堰槽的主要技术性能的相互适应性进行比较后确定的堰槽的主要技术性能包括堰槽的测流幅度灵敏度和非淹没限测流幅度系指堰槽能够测到的最大流量与最小流量的比值灵敏度系堰槽测流规范条文说明指由于流量变化而引起的水头变化即这里的是流量计算公式中实测水头的方次非淹没限系指按堰槽自由出流公式算得的流量与刚受下游水头影响而减少的流量达时的淹没比第条有关行近河槽的一些具体规定是为了保证行近河槽的水流为缓流且具有正常的流速分布所谓正常流速分布系指水头测量断面的流速分布是均匀对称的当断面流速分布均匀在计算行近流速系数时可认为动能修正系数等于当断面流速分布不均匀时而本规范给出的值都是假定时计算得出的正常流速分布应是对称的如不对称则可能产生次生流螺旋流或横比降这是不允许的是否具有正常流速分布在实际工作中不可能去测量但只要是严格按规定建造的行近河槽是可以保证能够产生正常流速分布的弗汝德数按下式计算式中行近河槽水头观测断面的平均流速行近河槽水头观测断面的平均水深重力加速度第条有底收缩的测流堰堰顶高程的确定极为重要在可利用水头有限的情况下例如平原河流有时不得不将测流堰设计成既应用于自由流又适用于淹没流在这种情况下可用图解法同时确定堰顶高和非淹没限步骤如下一首先绘制下游河槽的水头流量关系曲线纵坐标从河底平均高程算起在该曲线上选择几个流量算出流速水头将其加到相应于该流量的水头上得出下游河槽的总水头流量关系线如图的线在线上标明设计最大最小流量二初步假定堰槽的几何尺寸按该堰槽流量公式计算流量并绘制总水头流量关系线如图中的线线的水头零点在堰顶处三将线上的总水头乘以设计要求的非淹没限可得曲线线是恰好能保持自由流的允许最高下游水头的条件四将图绘成透明图覆盖在相同比例尺的图上上下移动可从线与堰槽测流规范条文说明线的交点处直接读出非淹没点的位置同时读出堰顶高见图这时可从线上检查能否满足给定的允许最高水位和最大流量五当上述设计值不能同时满足要求时应重新选定堰槽尺寸重复上述二四款的步骤在有充分水头可以利用的情况下只要将上述透明的线覆盖在线的图上上下移动即可得出堰顶高第条消能池的长度取决于设计流量和下游水深但最大流量并不一定与最高水位相对应为此宜选择不同流量进行比较核算为了缩短消能池长度末端可建平顶槛或消能墩第条如何防止和处理测流堰槽的淤积和冻裂目前尚缺乏成熟的经验首先应在设计上考虑这个问题如有沙河流上宜选用无底收缩的测流槽而不选用测流堰高寒冻土地区需在堰槽结构和建筑材料诸方面做特殊处理以增强对自然条件的适应性等第条为保证水头测量精度规定以自记水位计为主要观测设备是适当的但建造自记井则需要较大投资为此在一些无需连续观测或因水头相对稳定少变灌渠枯水测流观测不甚频繁以及要求观测精度不高的情况下也可用人工观测当人工观测水头时水头读数可测记至堰槽测流规范条文说明针形水位计或直立式水尺第三章薄壁堰第条无侧收缩的矩形薄壁堰为了不致在水舌下部产生负压应在靠近堰板下游面的两侧岸墙上各开一通气孔以与大气接触孔的直径可根据堰宽和设计最大水头由下式估算式中各量均以计第条种特殊堰口角的三角形薄壁堰因其制作简单计算方便故应用广泛由于三角形薄壁堰是用于施测极小流量或作为检测和率定标准用的因此需要较高的精度在给定的流量公式中当时流量可分别用下列实用公式计算当弧度或时当弧度或时当弧度或时上述计算式中的流量系数一般随水头的增大而减小列有详细的流量查算表本规范为了节省篇幅仅列入关系表关系表的内插精度为可以满足实用要求第条式是目前国内应用普遍的公式经与推荐的公式比较彼此相差在允许范围以内精度可以保证故一并列入规范第条矩形薄壁堰的流量计算公式很多经验算比较相差不大考虑到计算简便适用性强本规范选用了既适用于有侧收缩又适用于无侧收缩的肯卡通用公式和仅适用于无侧收缩的雷伯克年公式在实际应用上完全能满足要求第条和第条梯形薄壁堰规定的特定边坡其目的是在矩形薄壁堰的两侧各增加一块面积用来补偿在完全收缩情况下因水头愈高收缩愈大而减少的流量因此流量计算仍可用矩形薄壁堰的公式见式取则给出一个非常简便的计算公式其常系数为这个公式流量系数的不确定度大于矩形薄壁堰但仍可望小于第四章宽顶堰第条堰顶以上的水头与沿水流方向的堰顶长度的比值在之间的堰一般称之为宽顶堰在这个比值范围内可认为堰顶水流流线是平行的在堰顶上出现临界水深符合静压分布原理因此宽顶堰的应用范围只与比值有关与和的绝对值无关当时堰顶流线弯曲流量系数只能通过实验确定第条圆缘矩形宽顶堰由于进口是圆缘的所以不会发生水流分离从而使流量系数增大且能避免泥沙和漂浮物的碰撞增强堰体的耐久性另一方面由于进口是圆缘的进口损失可以忽略只须计及堰顶沿程损失因此流量系数可按边界层理论计算堰槽测流规范条文说明第条表给出的行近流速和流量的组合系数系实验数据其应用范围有的已超出了宽顶堰规定的水力条件可称之为窄顶堰窄顶堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数且组合系数中包含有行近流速系数而是大于的所以值也有大于的第条形宽顶堰限制在和的条件下使用是为了避免表面张力和粘滞力影响而作出的规定因为组合系数没有给出对这些影响的改正要求在的范围内使用的规定是根据现有率定资料作出的要求的规定是因为相对水头愈高水面愈不稳定为了保证量测精度作出的第条当或当时为已满流是因为三角形断面的临界水深等于总水头的故上述两表达式是一个意义第条在未满流情况下三角形宽顶堰的自由流流量公式按下式计算式中以代入得将代入流量公式计算得经整理得当流量系数确定后上式右边均为已知量因计算烦复故绘成图便于查用第条已满流是将复式断面概化成矩形断面计算流量的计算式为因为故令并将值代入流量计算式化简后得式中为行近河槽水头观测断面处的断面面积为了方便绘制图以供查算行近流速系数第五章三角形剖面堰和平坦形堰第条国际标准给出的矩形槽中三角形剖面堰的流量计算式为堰槽测流规范条文说明其中为了与平坦形堰的流量计算式取得一致便于对流量系数进行比较因此对流量系数和相应的有关系数图表在表达上均作了相应的调整第条梯形河渠中建造的三角形剖面堰其横断面是梯形的流量系数随梯形边坡系数的增大而增大对不同堰高的边坡分别为和时流量系数可采用和的常数值这和国际标准给出的矩形断面三角形剖面堰的流量系数比较有一定的规律性式中值即根据推导得出的和三量间的关系式得出的即假定绘制以为参数的查算图其中即相当于矩形断面的三角形剖面堰的情况第条鉴于规定的计算方法非常繁琐年国际标准化组织对上述标准进行简化又提出了的修正草案经对草案给出的计算方法与原标准给出的计算方法进行数值比较发现误差随水头增高而增大其原因是流量计算式中的和同时出现互有影响但草案给出的计算方法未考虑对的影响因而造成高水头时存在不容忽视的计算误差为此本规范又在草案的基础上提出当用式计算后在水头较高时对进行修正用本规范给出的计算方法与原国际标准给出的繁琐计算方法分别用总水头和实测水头公式进行比较验算结果是一致的因此本规范给出的计算方法简捷计算精度亦能保证第条梯形槽中建造的平坦形堰目前只能给出以总水头表达的流量计算公式因而需用逐步近似法求解即首先需假定按式计算流量后用计算的代入令中算出总水头然后用计算得出的代入流量计算式算出一个新的流量如此反复进行直到相邻两个流量值相差在允许范围内为止逐步近似法需要反复迭代如用计算机极为简便第六章长喉道槽第条长喉道槽要求喉道段应有足够的长度相对于最大水头而言这和宽顶槽的堰顶长一样目的在于保证喉道内水流近似平行使之出现临界水深符合静压分布原理这样流量公式可由通用的能量方程导出式中的非静压分布系数和流速非均匀分布系数均可令其等于而不致产生较大误差第条长喉道槽的非淹没限在很大程度上取决于出口渐变段的扩散比规定上游总水头应为下游总水头的倍与对下游扩散段做成的垂直边墙的规定是前后对应的当河渠纵堰槽测流规范条文说明坡相当小而若下游出口段的扩散比做成时则非淹没限可高达这就大大地扩展了自由出流的应用范围第条按边界层理论计算的流量系数其通用公式为式中边界层位移厚度相对位移厚度与雷诺数和槽底或堰顶的表面粗糙高度有关而又随不同的建筑材料木料金属混凝土塑料等而异对于表面抹光的良好混凝土表面平均取不致产生大的误差行近流速的计算式应为由于与和相比相对很小故可用近似代替因此按第条说明的计算方法得出下式考虑到上式计算麻烦给出表便于查取国际标准列出了用实测水头总水头和用临界水深计算流量的种方法考虑到用总水头计算需要反复迭代比较麻烦临界水深法不能用实测水头直接计算为与其它标准取得一致本规范仅规定用实测水头计算的公式第条梯形长喉道槽在设计阶段可用下述图解法同时确定底宽和边坡值假定在设计阶段是允许的则流量与水头的关系可用下列函数关系表达用上述函数关系在双对数纸上绘出如图中的一根实曲线堰槽测流规范条文说明设计时根据拟建地点的水位流量关系估计的水头损失河床以上喉道高度及其它规定的限制条件假定两个流量及相应的总水头计算两个值然后以该计算值为纵标以总水头为横标点绘在与图相同比例尺的透明纸上如图中虚线所示在透明纸上应标出垂直和水平的导向曲线标出的坐标应用时将透明纸蒙在底图上上下左右移动使导向轴与底图的坐标轴保持平行当点绘在透明纸上的两个点据均落在底图的实曲线上时透明纸上与底图轴上的截点是底宽的倒数即值透明纸上与底图上轴的截点是比值根据在图上读出的上述两值即可算出和值图所示是一个实例假定总水头分别为和相应的流量分别为和用算出的两个值分别为和据此求得的长喉道槽的设计底宽边坡系数若确定的和值不合适可重新假定总水头和相应的流量重复上述步骤确定新的和值此外利用图还可在时查值见图第七章短喉道槽第条巴歇尔槽的有关规定主要参考国际标准同时总结了我国多年应用的经验并吸取了小河站水文测验补充技术规定的部份内容第条当河渠纵坡较陡能保证为自由出流时则巴歇尔槽可不必建造喉道段和出口扩散段即允许槽体截短四川省宋家河水文站曾对喉宽为英尺的截短了的巴歇尔槽做了年共次实测资料的验证误差符合规定要求但为确保自由出流的条件本规范规定要有的跌坎第条巴歇尔槽是在喉道段内强迫产生临界水深的由于该处水面曲率大不符合静压分布能量损失不易估算流量系数只能用模型实验确定另外有些尺寸又不完全是几何相似因此在实际应用时不要随意改变或按比例缩放标准规定的各部位尺寸表所列的标准巴歇尔槽的各部位尺寸除和纵坡为定值外其它尺寸是按下列诸式得出的式中各量均以计大型巴歇尔槽的各部位尺寸是根据喉道宽特定的其中仅用下式算得第条标准槽的自由流流量公式为堰槽测流规范条文说明上式可定成的简单形式其中大型槽的自由流流量公式为可写成的简单形式第条喉道宽超过的大型巴歇尔槽目前尚无国外资料可资借鉴山东省水科所曾分别在乳山和龙口两地建造喉宽为和的大型槽并进行室内模型试验平均误差分别为和其中对喉道宽为的槽经现场测流次验证未发现系统偏离经专家鉴定认为数据可靠结论正确为扩大巴歇尔槽的应用范围本规范予以编入但这种槽的结构形式与巴歇尔槽略有差异在应用时仍应遵守不得随意改变给定尺寸的规定第条孙奈利槽的有关规定取自该标准规定孙奈利槽可以在淹没流条件下应用考虑到国内许多实验资料证明这种结构形式的下游水头测量极不可靠因此本规范仅推荐在自由出流条件下应用第八章末端深度法第条末端深度法可以充分利用已建的灌排渠系的建筑物近似估算流量这是其优点本规范仅对常见的矩形和梯形断面的渠道作出用末端深度估算流量的方法的规定对不常见的三角形抛物线形和圆形断面的末端深度法如有需要可参阅第条末端水深的观测位置是固定的而临界水深的位置则随渠底水深的不同而移动但实验证明二者的比值可认为接近一个常值因此可用临界水深法计算流量由于末端跌坎水深处的水流极不稳定在断面中心处测量水深误差较大因此本法只是一种近似计算流量的方法单次流量的不确定度估计可达第九章单次流量不确定度的估算第条式是矩形或梯形断面的堰槽流量通用公式对断面为三角形的堰槽可以根据堰宽与水头的三角函数关系转移得出这里列出这个通用公式的目的只是为下面的条款展开叙述带来方便第条单次流量总不确定度的估算有不同的理论估算方法本规范采用国际标准统一推荐的方和根法即总不确定度由各个分量的不确定度的平方和然后开平方根得出第条在暴涨暴落如山溪性小河的情况下若实在无法取得稳定条件下的重复观测值可根据一次水头测量值估算不确定度这时假定误差概率是按矩形分布而不是按分布的但统一到置信水平为的不确定度估算时仍可按统一的误差合成公式计算第条规定弗汝德数小于是保证测流精度的一个重要条件对坡度陡峻的河流水流很急弗汝德数往往大于对于这种情况如果要求测流精度不高可以放宽到但应增大的流量系数不确定度如放宽到则应增大甚至更大的流量系数不确定度弗汝德数大于是绝不允许的堰槽测流规范条文说明第条由于测量值存在误差所以单次流量的真值是无法直接测得的但应用统计原理可根据测量值估计客观真值可能出现的范围式和式就是实测值与客观真值关系的一种理论表达同时该式也表明了单次流量的测验精度堰槽测流规范条文说明