【水利课件】灌区量水方法

或 h 2 hk T
式中 h ——渠底降低深度（厘米）；
hk——渠道中最小水深（厘米）； T——孔口至渠底的距离，一般为5~10厘米；
灌区量水方法
概述
灌区量水是实行计划用水，按方计征水费，促进节约用 水和提高灌区管理水平的一项必不可少的重要工作。具体地 说，灌区量水有以下几方面的作用：
１、可以较准确地按照用水计划，调节、控制各级渠道的 分水流量，促进节约用水；
２、根据量水结果资料，可以分析计算各级渠道的输水能 力和输水损失，统计计算各地段的用水量和各种作物的灌水 定额，进而提供渠系水和田间水的利用率，为计划用水提供 必要的数据，同时也为新建、扩建或改建灌区提供规划设计 的基本资料；
利用特设的量水设备量水
特设的量水设备一般常 用的有三角量水堰、梯形 量水堰、量水喷嘴、巴歇 尔量水槽、无喉道量水槽 等。
简易量水槽
简易量水槽
简易量水槽
简易量水槽
水跃计
柱形量水槽
柱形量水槽
转轮量水计
转轮量水计
转轮量水计
三角形量水堰
1、三角形量水堰的结构 三角量水堰的结构如图所示。堰板可用铁板、木板（堰口镶铁皮）、塑
进水口边长 A
1
10
19
2
15
29
3
20
38
4
25
48
5
30
57
6
35
67
7
40
76
表中 A = 1.9 a l = 2 a
喷嘴长 l 20 30 40 50 60
70 80
适宜水位差 Z
适宜施测流量 Q(升/秒)
2~20
6~19
2~20
13~42
3~35
23~82
3~35
36~128
3~35
52~184
测站的布设
辅助测站有： １、平衡测站——为观测、分析灌区水量
平衡而设，主要观测水源下泄，水量灌区 退水和排出水量。渠首引水口下游河段， 各级渠道末端及排水渠道枢纽上。
２、专用测站——为观测收集专门资料而 设(如渠道输水损失、糙率系数、流速、流 量与冲淤关系等)。测站布设位置视需要而 定。
灌区量水方法与选择原则
有闸控制潜流
有闸控制潜流（矩形明渠放水口）
有闸控制自由流
形成有闸控制自由流的条件是： ①水流从闸门下缘流过，即hw/H≤0.65； ②闸后水深小于启闸高度，即h1<hw。
其过闸流量可用下式计算：
Q bhW 2g(H 0.65hW )
式中：μ——流量系数，一般为0.51~0.64。 其它符号意义同前。
灌区比较常用的量水方法有下列几种： 1、利用水工建筑物量水； 2、利用特设的量水设备量水； 3、通过实测渠中流速确定流量； 4、利用水尺测流。
选择量水方法的原则
综上所述，量水方法很多，选用何种方法量 水要因地制宜， 其原则是：
1、设备费用及维修费用低廉； 2、能利用当地的建筑材料； 3、观测计算方便； 4、精确度符合要求。
２、引水渠渠首测站——设于引水渠进水口以下50-80m的 平直渠段上(或进水闸)。观测从水源引入的流量和引水口 水位与引水流量变化关系，指导配水工作。
３、配水渠渠首测站——设于配水闸以下30～60m的平直 渠段上（也可用配水闸）。观测从上一级渠道配来的水量 （支斗渠）
４、分水点测站——设于分水渠渠首以下20-30m的平直渠 段上，也可用分水闸量水。观测从配水渠分得的水量。 （农渠）
料板制成，缺口做成45°的锐缘，斜面向下游。其结构尺寸如表所示，供 制作时参考。
直角三角形量水堰直角三角形量源自堰结构尺寸编渠道流量
最大水头
口高h
号
（升/秒） H（厘米）
（厘米）
槛高P （厘米）
堰高D （厘米）
边宽T （厘米）
堰宽L （厘米）
堰口宽b （厘米）
1
50~70
30
35
30
75
30
150
70
55.0
50.0
50.0
110.0
293.5
165~1009
梯形量水堰
2、梯形堰的安装 梯形堰的安装与三角堰基本相同，
堰槛水平，堰身直立，堰板底部和两侧不 得漏水，堰板上水尺零点应与堰槛齐平。 为了提高量水精度，应尽量使过堰水流为 自由流，因此，安装时应使堰槛高于下游 水面（通过最大流量时）2厘米。
有闸控制自由流
有闸控制自由流
闸门全开潜流
形成无闸潜流的条件是： ①水过闸时，闸板不阻水，即闸门下缘高
于水面,即hw/H>0.65 ②闸后下游水深hH与闸前上游水深H之比
大于0.7，即hH/H>0.7。 其过水流量用下式计算：
Q bhH 2g(H hH )
式中：μ——流量系数，一般为0.79~0.86。 其它符号意义同前。
过闸水流流态
过闸水流流态常见的有： 有闸控制潜流，有闸控制自由流，闸
门全开潜流，闸全开自由流等四种。 计算流量时可根据具体情况选用不同 的公式。
有闸控制潜流
形成有闸①控闸制前潜、流闸的后条水件面是均：淹没闸底边；hHW 0.65
②闸后水深h1大于起闸高度hw。Q bhW 2gZ1
其过闸流量可用下式计算： 式中：Ｑ——过闸流量（米３／秒）； μ——流量系数；一般在0.5～0.64。 b——闸孔宽度(米)； hw——启闸高度(米)； g——重力加速度为9.81（米/秒２）； Z1——闸前后上、下游水位差(米)；Ｚ=H-h1。
口呈锐缘。堰板可用铁、木、塑料板制成，当用木板时要加筋加 固，堰口最好用钢板或白铁皮镶边，堰板各部尺寸按流量大小而 定。
常用梯形量水堰结构尺寸表（单位：厘米）
堰槛宽
B
b
H最大
h
T
25
31.6
8.3
13.3
8.3
适宜施测流量
P
D
L
Q（升/秒）
8.3
26.6
64.2
2~12
50
60.8
16.6
21.6
图中：Ｂ为闸孔净宽(米)；H大为闸 前最大水深(米)； ①为上游水尺（设于上游距建 筑物３H大处）。 ②为闸前水尺；（可直接绘设 于闸前侧墙上，距闸门B／４处）。 ③为闸门开度标尺；（可直接 绘设在闸槽边缘的边墩上）。 ④为闸后水尺；（可直接绘设 于闸后侧墙上，距闸门B／４处）。 ⑤为下游水尺；（设于下游距 建筑物1.5～2B处） 闸门开度标尺零点与闸孔完全 关闭时的闸门顶部齐平，其它四 种水尺的零点均与闸底板齐平。
三角形量水堰
2、三角形量水堰安装使用注意事项： ①堰板直立，两肩水平，锐缘朝上游； ②T值与P值都要大于最大过堰水深； ③堰底及堰板两侧，不得有漏水； ④水尺零点与堰口齐平，安装在距堰上游3～5倍最大过水 堰深处，也可直接安装在堰口旁侧的堰板上； ⑤安装位置与进口的距离不得小于2～3倍的正常过堰水深。
（B=1米）梯形量水堰的水深——流量关系图表，由 测得水深从图表上查出流量数值，再乘实际堰槛宽 度即为实际流量。
量水喷嘴
1、量水喷嘴的构造 量水喷嘴由档板和管嘴两部分组成，依喷嘴的形状可分正
方形、长方形及园形三种。正方形、长方形便于制作，其构造 如图所示。
长方形喷嘴
量水喷嘴
在构造图中： A、B ——管嘴入口的高和宽（厘米）； a、b ——管嘴出口的高和宽（厘米）； l ——管嘴长度（厘米）； L、Y ——档水板的宽和高（厘米）。
式中：Ｑ——流量（米３／秒）；
b——跌水底宽（米）；
Ｈ——上游水头（米）；
n——为梯形断面边坡系数；
m是流量系数,实测求得，如无实测资料可参考下表
表１ 跌水流量系数
H/b
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
M
0.37
0.415
0.430
0.435
0.45
可根据上述公式和采用的流量系数，绘制水位、 流量关系图表，从图表中查得水尺读数相应的流量。
2
70~100
35
40
35
85
35
170
80
3
100~140
40
45
40
95
40
190
90
4
140~185
45
50
45
105
45
210
100
5
185~240
50
55
50
115
50
230
110
6
240~300
55
60
55
125
55
250
120
7
300~375
60
65
60
135
60
270
130
注 表中的堰高D和堰宽L已包括安装尺寸，采用时可视实际需要适当增减。
闸门全开潜流
闸门全开潜流
闸门全开自由流
无闸自由流的形成条件是： ①闸门下缘高于水面，即其闸启开高度hw与
闸前上游水深Ｈ之比大于0.65，（hw/H>0.65）。 ②闸后下游水深hH与闸前上游水深Ｈ之比小
于0.7，即hH/H<0.7。 其过闸流量可用下式计算：
Q bH 2gH
式中：μ——流量系数，一般为0.295～0.33； 其它符号意义同前。
3、三角形量水堰的流量计算 主要用于自由流（潜流时，计算复杂，精度较差），
其流量可按下式计算：（θ=90°） Q=1.343H2.47
为了便于应用，根据上述公式可计算绘制成三角形量 水堰水位——流量关系图表，由观测的水位直接查得过水 流量。
梯形量水堰
1、梯形量水堰的结构 这种量水堰的堰口为梯形。侧边边坡为4∶1（竖∶横），堰
利用跌水（或陡坡）量水
跌水是联接高、 低渠道使水产生自 由跌落，集中降低 高程的建筑物。
跌水口常见的形 式为矩形和梯形两 种，如图所示。水 尺应安设在上游3～ 4倍正常水深处，零 点与跌水口底齐平。
利用跌水（或陡坡）量水
计算流量的公式依据跌水口的形式有：
1、矩形断面跌水 Q mbH 2gH
2、梯形断面跌水 Q mb 0.8nHH 2gH
16.6
16.6
43.2
110.0
10~63
75
90.0
25.0
30.0
25.0
25.0
60.0
156.0
30~178
100
119.1
33.3
38.3
33.3
33.3
76.6
201.7
61~365
125
148.3
41.6
46.6
41.6
41.6
93.2
247.5
102~640
150
177.5
50.0
３、为按水量计征水费和经济用水管理提供较可靠的依据。
测站的布设
为了执行计划用水，需要建立测水站。按其作用的不同， 又分为基本测水站和辅助测水站。
基本测站包括：
１、水源测站——设于引水口上游50-100m的平直河段上。 观测水源水位、流量、含沙量变化情况及它们与渠首引水 量之间的关系；降雨与河道径流的关系。
2~20
26~83
3
20
40
38
58
60
2~20
46~147
4
25
50
47
72
75
2~20
72~230
5
30
60
57
81
90
2~20
104~330
6
35
70
66
101
105
2~20
142~450
表中 b = 2 a A = 1.9 a l = 3 a
方形喷嘴结构尺寸表（单位：厘米）
喷嘴号码
出水口边长 a
闸门全开自由流
闸门全开自由流
确定流量系数
在上述各种流量公式中，有不同的流量 系数，其值与建筑物进口型式（翼墙型式） 有关，为了提高测流的精度，应对拟做为量 水设备的建筑物，事先用流速仪测流，根据 测得的流量与水尺读数，代入经过选定的流 量公式，求该建筑物的实际过闸流量系数， 建立适用于该建筑物的流量、水位关系图表， 供测流时查找应用。
利用水工建筑物量水
利用渠道上已有的水工建筑物量水， 不必再添置其它量水设备和仪表，是最为 经济，简便的量水方法，因此，在有可能 利用水工建筑物量水的地方，应尽量选用 此法。
用来做为量水的水工建筑物应完整， 无损坏，建筑物上、下游应无淤积、无杂 物。
渠道上可供量水的建筑物很多，下面 介绍几种简单、常用的建筑物量水方法。
图中各部尺寸的关系： L——根据渠道宽度来定； Y——根据渠道水深及渠底降低高度来定。
长方形喷嘴结构尺寸表（单位：厘米）
喷嘴 号码
出水口 高度
a
出水口 宽度
b
进水口 高度
A
进水口 宽度
B
喷嘴 长度
l
适宜 水位差
Z
适宜施测流量 Q（升/秒）
1
10
20
19
29
30
2~20
12~37
2
15
30
29
44
45
梯形量水堰
3、梯形堰的流量计算 在自由流时（下游水面低于堰槛），梯形量水堰的流 量可按下式计算：
Q=mBH1.5
式中：Q——过堰流量（米3/秒）； m——流量系数，一般为1.86，当来水流速大于
0.3米/秒时，m=1.90； B——堰槛宽度（米）； H——过堰水深（米）。 为了便于应用，根据公式可以制成单宽条件下
利用闸门量水（启闭式闸门）
利用闸门量水首先要测量水位，然后区 别流态，最后选用正确的流量公式进行计算。
水位及闸门开度由特设的水尺和标尺读 出。
闸门开度标尺零点与闸孔完全关闭时 的闸门顶部齐平，其它四种水尺的零点均与 闸底板齐平。利用启闭式闸门量水，需根据 过闸水流的流态来选定流量计算公式。
利用闸门量水（启闭式闸门）
3~35
71~251
3~35
93~328
量水喷嘴
2、量水喷嘴的设计和安装：
①首先根据渠道过水能力在表5-3中选择相应的喷嘴型 号，确定管嘴各部尺寸；
②进行渠底降低h值的计算。如渠道水深不足，未能满
足淹没孔口的要求深度时，要把渠底降低，降低深度h
按下式计算：
h A T 5 hk Z
A a 10