梯形薄壁堰： 图解
长喉道量水槽（量水槛）
z量水槛由上游行近渠道和喉道组成。喉道断面与渠道 断面相同。横断面有矩形、梯形、三角形或其他规则的 曲线形状。 z量水槛顶长度是堰前最大水深的1.5～2.5倍，迎水面 用1:3的斜坡与原渠底连接。堰后用较缓的斜面与渠底衔 接,也可不设斜面,垂直与渠底斜街。底部应设排水管。 z长喉槽遵循明渠均匀流的流量计算原理。国际标准 （ISO4359）对明渠测流推荐了三种类型的长喉槽：矩形 喉道槽、梯形喉道槽、U形喉道槽。对应不同槽型有不同 流量计算公式，流量计算较为复杂。武汉大学研究表明 误差小于1.5%。
标准断面量水: 示例
问题？
浮标量水
z 方法
¾将浮标投入水中，观测单位时间内浮标运行的 距离,即可得到水面流速，再乘以系数即得断面 平均流速。
z 要求
¾该方法对渠道、水流无特殊要求，但水面应该 无波动，无涡流。 ¾新版国标《灌溉渠道系统量水规范》未列入浮 标量水方法。
浮标量水: 图解
水面浮制和调节河渠中的水位和流量，常在河 渠中修建各种闸坝。从闸门下泄的水流与闸门下 缘相接触的称闸孔出流；从建筑物顶部溢过，不 与闸门相接触的称堰流。根据堰坎厚度与堰顶水 头之比，又分为①薄壁堰流(<=0.67）；②实用 堰流(0.67,2.5]; ③宽顶堰流(2.5,10];当大于 10时，则为明渠水流。
z渡槽是输送渠水跨越山冲、谷口、河流及交 通道路等的交叉建筑物。其断面规则，水力条 件稳定，流量计算简单，用作量水精度较高; z用作量水的渡槽，其水面应不受下游壅水影 响，槽身不应有漏水现象; z在渡槽进、出口和中间槽壁上各设一个水 尺，水尺的零点与该处槽底高程相平; z中间水尺读数为槽内水深或称为平均水深。
堰流基本公式
z堰流基本公式：确定堰的过水能力（即流量） 和各种影响因素之间关系的式子，由能量守恒方 程式推导得到．对堰顶过水断面为矩形的薄壁堰 流、实用堰流或宽顶堰流都是适用的。
Q = mnb 2 g H
3 2 0
Q = σ s ε 1 mnb 2 g H
3 2 0
H0：堰顶总水头，在堰的上游（3～5）Ｈ处量取Ｈ和V0计算； M：流量系数，是综合反映水头损失，收缩程度等各种因素的综 合系数，对不同类型的堰流，m值不同；n：堰孔数。 B：堰顶宽度（堰顶过水断面面积为矩形）
虹吸量水: 图解
竖井式倒虹吸管
斜坡式倒虹吸管
虹吸量水: 图解
倒虹吸效果图
进口应设置拦污栅
跌水（或陡坡）量水
z跌水是一种落差建筑物，修建在渠道落差集 中的地方，连接上、下游渠道，从而避免了大 填方或深挖方。 z因其流量受影响因素较小，计算又简单，因 而量水精度较高。 z水尺应安设在建筑物上游3～4倍渠道正常水 深处，水尺零点与跌水底坎相平，以便直接读 出上游水头。
Q （L/s）
50～70 70～100 100～140 140～185 185～240 240～300 300～375
三角形薄壁堰： 图解
矩形薄壁堰
z矩形薄壁堰分为无侧收缩和有侧收缩两类； 堰顶宽度与行近渠槽等宽时称为无侧收缩矩形 薄壁堰；堰顶宽度小于行近渠槽宽度时为有侧 收缩的矩形薄壁堰。 z一般在坡降较大的顺直平滑的矩形清水渠道 上使用 z矩形薄壁堰前泥沙容易沉积，影响测流精度
z过水断面为三角形缺口，角顶向下。常用的 堰顶夹角为45度、90度。 z三角形薄壁堰测流精度高，一般适用于比降 较大或有跌坡的小型渠道上，最适宜在实验室 或试验渠道上测定流量（流量小于100L/s）。 z堰前易沉积泥沙，降低测流精度。水流中有 较多漂浮物时，堰口容易被漂浮物堵塞，严重 影响精度。同时，三角形薄壁堰过水能力小， 如水流呈淹没状态时，计算复杂精度降低。
水面浮标易受风的影响，如改为底部加重，部分沉于水中的圆 杆，则浮标可呈垂直式的漂流而反应垂直断面的平均流速，称 之为杆浮标。
水工建筑物量水
z利用水工建筑物量水是较为经济、简便、避免 二次水头损失的量水方法，在有可能用水工建 筑物量水的地方，应优先考虑使用。 z常用的量水水工建筑物
¾ ¾ ¾ ¾ 闸涵 渡槽 虹吸 跌水
梯形薄壁堰： 参数表
梯形薄壁量水堰几何尺寸关系表 B 25 50 75 100 125 150 b 31.6 60.8 90.0 119.1 148.3 177.5 H 8.3 16.6 25.0 33.3 41.6 50.0 H 13.3 21.6 30.0 38.3 46.6 55.0 T 8.3 16.6 25.0 33.3 41.6 50.0 P 8.3 16.6 25.0 33.3 41.6 50.0 D 26.6 43.2 60.0 76.6 93.2 110.0 L 64.2 110.0 156.0 201.7 247.5 293.5 流量范围 (L/s) 2～12 10～63 30～178 61～365 102～640 165～1009
闸涵量水：上下游水尺
z上游水尺: 应设在闸前渐变段上游3～5倍闸 前最大水深处; z下游水尺: 应设在下游水流平稳处； z闸前水尺: 可直接绘设在闸前侧墙上，水尺 距离闸门等于1/4单孔闸宽； z闸后水尺: 可直接绘设在闸后侧墙上，水尺 距离闸门等于1/4单孔闸宽并不得超过0.4m。
闸涵量水：注意事项
z各水尺零点均应与闸底位于同一高程，误差 应小于±0.002m。 z水尺刻度应清晰易读，最小刻度值可取 0.005m。 z上下游水尺分直立式和斜坡式，可绘制在渠 道边坡上或设在靠桩上，桩基要牢固稳定，也 可设置在岸边的观测井内。
闸涵量水：图解
闸后水尺 下游水尺
闸门启闭标尺 闸前水尺 上游水尺
渡槽量水
渡槽量水: 图解
虹吸量水
z虹吸管是渠道与河流、谷地、道路、冲沟及 其他渠道相交时，为连接渠道而设置的压力输 水管道。 z水尺安设在倒虹吸上下游距进出口各约4倍渠 道正常水深处，上下游水尺零点与进口底缘相 平。 z利用倒虹吸管量水，进、出口处应设置拦污 栅，并应注意随时清除栅前污物，以提高水尺 读数的精确度，并使水流通畅。
矩形薄壁堰： 参数表
矩形薄壁堰： 图解
z堰上水头小于0.15m 时，稳定的水头流量关 系已不能保证，使测流 精度大受影响。
z堰口宽度b≥0.15m
梯形薄壁堰
z梯形薄壁堰结构为上宽下窄的梯形缺口，堰 口侧边比应为1：4（横：竖） z量水壅水较高，水头损失较大，同时堰前易 沉积泥沙 z适宜在水头条件较好（渠道比较大）、含沙 量小的渠道上使用。
跌水量水: 图解
跌水量水
特设量水设备
z特设量水设备，系专门为量水而设立，不作它用； z这类设备一般分为量水堰和量水槽。
常用特设量水设备 薄壁堰 特 设 量 水 设 备 量水堰 宽顶堰 实用堰 量水槽 长喉道量水槽 短喉道量水槽 常用特设量水设备 三角堰、矩形堰、梯形堰、抛物线型堰 矩形宽顶堰、圆头形及无底坎宽顶堰 曲线形实用堰、折线形实用堰 矩形,梯形,U形,三角形,抛物线形 巴歇尔量水槽,无喉量水槽, 矩形或抛物线形短喉道测流槽,
量水设备选择的基本要求
z准确度：应具有一定的量水精度和准确度，以满 足需求为原则； z适应性：量水设备应与渠道的过流能力相适应， 造价低廉，施工简易，观测方便； z便捷性：测算要简捷，观测和计算要简单，宜行 水头损失要小，测流范围要大； z灵敏度：测水设施应具有适当的灵敏度，能够正 确及时感知水情变化； z抗干扰：抗干扰，水质、水温、泥沙等影响；
标准断面量水
z系选择（或专门修建）一段断面比较稳定均 直、没有回流影响的顺直渠段（测流渠段也可 以人工加以衬砌，以保证渠床稳定），在渠道 内设立一水位尺，利用流速仪测定不同水位时 的相应流量，绘制水位流量关系曲线； z测流时，测流渠段的水流不应受下游节制闸 或壅水建筑物的影响．
标准断面量水: 断面及水尺
u:流量系数，H0:闸前总水头，b:闸孔宽度，e:闸孔开度。
灌区量水监测要素
z基本理论：水力学； z基本方程：连续方程和能量方程； z基本公式：孔流和堰流； z基本要素：水位、开度、流速
灌区量水规划的一般原则
z布设原则：充分利用现有建筑物量水，并视实际需求与可能， 逐步安装特设量水设备； z设置顺序：一般应从源头开始，先上后下，先干支后斗农，逐 级延伸；优先保证用水单元分界点的计量和满足特定目的及需 求； z方法选择：水源及引水渠宜采用水工建筑物量水；配水渠（支、 斗）、分水点（斗、农）宜采用特设量水设备量水； z单元划分：条件有限时，宜适当放大用水单元，单元内部分 摊；条件成熟后，缩小计量单元； z精度要求：计量的精确度不应片面要求过高：一般仪表量水误 差不超过5%；特设量水设备8%；水工建筑物量水10%；
孔流基本公式
z水平底坎上平板闸门的出流，H为闸前水头，e 为闸孔开度。当水流行近闸孔时，在闸门的约束 下流线发生急剧弯曲；出闸后，流线继续收缩， 并约在闸门下游（0.5～1）e处出现水深最小的 收缩断面。闸孔出流受水跃位置的影响可分为自 由出流及淹没出流两种。
Q = μ be 2 gH 0
Qs = σ s μbe 2 gH 0
三角形薄壁堰： 参数表
z堰上水头应大于0.06m。 堰口与两侧渠坡的距离T及 角顶与渠底的高度P，不应 小于最大堰上水头H。
直角三角形量水堰结构尺寸 渠道流量 序号 1 2 3 4 5 6 7 最大水 头H （cm） 30 35 40 45 50 55 60 口高 h （cm） 35 40 45 50 55 60 65 槛高 p （cm） 30 35 40 45 50 55 60 堰高 D （cm） 75 85 95 105 115 125 135 边宽 T （cm） 30 35 40 45 50 55 60 堰宽 L （cm） 150 170 190 210 230 250 270 堰口宽 b（cm） 70 80 90 100 110 120 130
灌区量水技术
中国灌溉排水发展中心 北京 2011.07.10