输引水渠道横断面设计水深测试及计算综合性实验

输引水渠道横断面设计水深测试及计算综合性实验
发布者：信息资讯 发表时间:2020-01-03

一．输引水渠道横断面设计水深测试及计算综合性实验的实验目的：
1. 利用已建试验模型，通过实验的操作及对所测实验数据的研究、分析和计算，培养农业水利工程专业的学生对多学科知识如《灌溉排水工程学》、《水力学》和《水工建筑物》等课程的综合运用能力，及“严谨、认真、细致”的科学研究作风，提高学生的综合动手、工程设计和计算能力，为今后出去工作打下良好的基础。
2. 温故《水力学》相似理论及堰流知识。
3. 学会测针使用方法及量水堰测流技术。
4. 通过对输水渠道在不同流量（加大、设计及最小）情况下不同水深（加大、设计及最小）的测试，加深对渠道横断面设计原理的影响。
5. 熟练运用明渠均匀流公式。利用测试数据和渠道的其他已知设计参数（如流量Q，底宽b，边坡系数m，糙率n和比降i等）对输引水渠道进行设计、校核。
二．实验项目简介：
本实验主要由水源、进水池、90°三角形量水堰、静水池、输水渠道（全长590m）及退水渠等组成。选取桩号0+467～0+530较为平直的渠段作为渠道测试段。
渠道测试段基本参数如下：梯形断面、浆砌石衬砌、渠深5m、渠底宽度b=8m、边坡系数m=2、糙率n=0.025、渠底比降i=1/290。本实验试放流量选取原建设项目二期工程的加大流量163.0m³/s、设计流量141.0m³/s及最小流量56.4m³/s，共三个流量。
三．实验操作规程：
1．了解本实验的基本情况（工程布置、试验内容及量测设备等）。
2．做好实验前的准备工作，利用水力学的相似理论知识，计算出试验模型的有关比尺、相应的模型流量值和测针读数值。
3．根据堰流公式计算绘制量水堰水头H – 流量Q关系曲线及学会测针使用方法。
4．依次试放三个不同的设计流量（可由大到小）。开水泵，缓慢启动闸门调节至所需测试流量。
5．待流量稳定后，量测不同流量情况下桩号0+467～0+530渠段间的设计水深，将实测数据记入测试表格。
四．实验内容整理：
1 根据《水力学》相似理论，模型按重力相似准则设计，本实验项目模型比尺主要选择为：几何比尺λ_L；流量比尺λ_Q =λ_L^2.5。
2 堰流公式采用南京水利科学研究院标准地秤校正后的拟合经验公式：

①
式中 Q ----- 流量（m³/s）；
H ----- 堰口水头(m)。
3 利用模型几何比尺将所测水深值换算成实际水深值（h）。
4．根据已知的输引水渠道横断面设计参数(Q，b，m，n，i等)及换算的实际水深值h，利用明渠均匀流公式

对原流量进行校核计算。
明渠均匀流公式是个高阶隐函数方程，含有渠道底宽b和水深h两个未知数，不能直接求解。在实际设计中，常采用试算或图解法求解。该公式表述如下：

②
式中 Q ----- 渠道设计流量（m³/s）；
A ----- 渠道过水断面面积（m²），梯形断面渠道，

；
R ----- 水力半径（m），

，式中x为湿周，

；
C ----- 谢才(Chezy)系数（m^0.5/s），采用曼宁(Manning)公式

进行计算，式中n为渠道糙率；
i ----- 渠底比降。
5．计算不同设计流量情况下的设计水深值（或试放流量值），与实测水深值（或实测计算流量值）相比较，分析数据成果，进行误差分析。
6．应利用计算机技术编程计算或列表计算。
7．绘制输引水渠道横断面图。
8．及时编写实验报告，要求文、图、表并茂。
五．实验报告内容：
1．实验目的；
2．实验设备；
3．实验内容（实验数据、计算数据等）；
4．成果及分析（图、表等）；
5．实验建议与心得。
六．参考表格（实验数据记录计算表）与仪器设备表：
表1 输引水渠道设计水深测试计算表

项目	1	2	3
模型水深（m）
实际水深(m)
备注	测试人员：测试日期：

表2 输引水渠道设计流量测试计算表

项目	1	2	3
测针读数(cm)
模型流量(L/s)
实际流量(m³/s)
备注	测试人员：测试日期：

表3 渠道实验仪器设备表

仪器设备名称	规格型号	数量	用途
水泵	离心式	1台	加压
量水堰	90°	1个	测流量
测针	40cm	1个	测流量
渠道模型	自制(590m)	1套	输水及观测
钢板尺	20cm	1把	测水深

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