输水明渠壅水状态断面流速特性三维仿真研究
2021-09-28王静茹管光华靳伟荣
中国农村水利水电 2021年9期
王静茹,管光华,靳伟荣,熊 骥
(1.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉430072;2.湖北省国际灌排研究培训中心,武汉430072)
0 引言
灌区量测水设施是实施计划用水、合理配水的重要手段;是农业用水计量收费的重要依据和保证;也是水资源管理三条红线的重要技术支撑,是建设现代化灌区重要的一环。传统的量水方法有堰槽测流、流速仪测流、超声波测流、水工建筑物测流等。由于我国灌区量水的需求与日俱增,近些年来涌现了大量的新型量水技术和方法,如雷达波流速仪测流、多点超声波测流等。
目前在实际工程中使用标准断面进行量水,常忽略了渠道壅水高度对于水位流量关系的影响,即认为标准断面的水位-流量是固定的[1,2]。而使用雷达技术测流只能得到渠道水面流速,要得到断面平均流速还需乘以一定的水面流速系数,因此水面流速系数的取值对于这一类流速仪的精度具有决定性的作用。因此,本文主要研究明渠在不同下游壅水高度条件下水位-流量关系和水面流速系数的变化规律,结合我国灌区内渠道主要断面形式,本文选取的渠段均为具有梯形断面的缓坡明渠。
自然界中大多数的明渠水流都是紊流,对于明渠紊流的运动规律和水力特性许多学者进行了一定的探索和研究。Keu⁃lengan[3]将平板边界层的研究与明渠水流相结合,提出明渠断面垂线上沿渠道方向的流速满足对数分布。后来有学者[4]认为明渠水流可沿水深分成内区和外区。……
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