1、中华人民共和国行业标准水工建筑物测流规范SL 20-92 条文说明目次第一章总则. . . . . . . . . . .125 第二章设施布设与观测. . . . .13( 第三章流量系数率定、综合和检验第四章堪流流量推算第五章孔流流量推算第六章隧、涵洞流量推算.203附录三弧形闸门垂直开启高度换算方法.209第-章总则第1.0.1艇制定规范的目的意义.本规范为我国应用水工建筑物测流的较为完整的技术标准.新中国成立以来，国家大力发展水利，水利工程日益增多。山丘地区修建了大量引、蓄水工程，平原、灌区修建了大量灌排工程.为控制水量，算清水帐，搞好工程管理和水资源的开发利用，全国在已建成的水工建筑
2、物处，设立了大批水文站，开展水工建筑物的流量测验工作。规范的制定对于开展水工建筑物测流，统一技术标准，保证成果质量将有很大的促进作用。水工建筑物测流，是利用在河、渠、湖、库等水体上已建的水工泄水建筑物，通过实测水头(水头差)等水力因素及闸门开度或电功率读数，经率定分析确定流量系数或效率后即可推求流量的一种测流方法.水工建筑物具有固定水流边界条件，对水流起控制作用，水力因素与流量有比较稳定的关系，为利用水力因素推求流量提供了有利条件.水工建筑物测流具有投资少，收效快，操作安全以及与工程管理相结合等优点，凡是有条件设立水文站的工程，都应该用于流量测量.篝1.0.2条用于测流的水工建筑物种类。当前，
3、经常用于测流的水工建筑物有z堪闸、隧洞、涵洞、水电站和电力抽水站几种。这类建筑物，都是我国现行运用比较普遍的工程，而且在水文测验工作中也积累了一定的经验，故予以编入本规范。第1.0.3条本规范与其它标准的关系。本规范与其它标准内容重复部分主要有水位观测、流速仪测流、普通测量、流量系数关系线的检验几部分，这几部分因有单独的规范，故本规范不再编入。第1.0.4条用于测流的水工建筑物应具备的条件和精度指标。125 凡符合规范第1.0.4条规定条件的建筑物属于标准型的建筑物，这类建筑物在没有条件现场率定流量系数时，允许用本规范推荐的经验流量系数推求流量。凡不符合本条规定条件的建筑物属于非标准建筑物，对
4、这种建筑物的流量系数强调现场率定，一般不允许借用经验流量系数推求流量。规范第1.0.4条规定有关精度指标说明如下z一、本条一款规定，应用水工建筑物测流的限制条件是:当淹没出流时，淹投度不能大于0.98，水头差不能经常小于0.05m的规定。这主要是考虑淹没度大时，淹没系数与水力因素的关系已很不灵敏，淹没系数难以确定。同时，水头差小时，观测的相对误差较大，流量计算精度难以保证。设水头差小于0.05m，其水头观测误差及引起流量误差分析如下:设水尺刻划系统不确定度E21=0.002m:水尺零点高程测量系统不确定度Ez2 = :t2mvL , 设L=O.5km，则E222士2x 10./ 0.5 =:t
5、 14mm=土o.014m; 设水尺读数随机不确定度E=0.01m，水位的综合不确定度为EzzJ E21十EZj斗E:士、/0.0022+0.0142+0.012=土o.017m 水位差L1Z的综合不确定度为EAZ=土气/2Ez = :t./ 2 xO.017=士o.024m 710.5时)不少于河宽的510倍，鉴于水工建筑物一般过水断面较宽，且测验精度指标应适当低于量水建筑物，故用不小于3倍的规定。如建筑物进口前为开阔的水体(如水库、湖泊)，则缓流条件较为理想，可不再考虑顺直段问题。淹没出流时，下游顺直河段长度不宜小于过水断面宽2倍的规定，主要是考虑到下游河道不顺直时，将会产生偏流，两岸水面
6、不平，影响下游水位(水头)观测精度。第1.0.5条确定流量系数的方法。本规范对确定流量系数规定以下四种方法:一、现场率定.二二、同类型综合.三、模型试验.四、经验系数。在四种方法中，强调以现场率定为主，其余几种方法应用127 :时，都有限制条件.)SL24-91都规定，堪闸上水尺设于堪闸前最大水头的35倍处.(简称试行规范)比较有下列改进2梁山闸表2.1.1试验站水尺设置情况表各组水尺与闸的距离(距离从闸门算起)(m)11.5、25、50、60、75、1006、17、25、549、17、37、65、77、1001. lOO时，值接近于1.0，可以采用=第2.5.2条闸门开高观测精度.闸门开高观
7、测误差包括读数误差、标尺刻划和记数零点误差，后两项属于不定系统误差，如能在制作和测量时严格控制，则可将误差控制在很小范围内.其中最主要的是读数误差，特别小开度时读数相对误差较大，是流量测验误差的主要来源.闸门开高观测误差导致流量误差，可用下式计算zLJQ LJe 飞汇=-r式中LJe-闸门开高读数误差，m. (2.5.2 ) 用式(2.5.2)计算不同闸门开高和不同观测误差导致流量136 表2.5.2闸门开高观调说慧与流量误差关系表飞AQTX100 之|。.0050.01 。.020.03 eCm) 5.00 0.10 0.02 0.04 O.OH 2.00 0.25 0.50 1.00 1.
8、50 1.00 0.50 1.00 2.00 3.00 0.50 1.00 2.00 4.00 6.00 0.20 2.50 5.00 10.0 15.0 0.10 5.00 10.00 20.0 30.0 。.0510.00 20.00 40.0 60.0 误差的关系如表2.5.2所示.从表2.5.2可以看出，当观测误差为O.Olm，闸门开高为2.0m时，流量误差仅为0.5%;闸门开高为0.05m时，流量误差竟达20%。流量系数关系线(ejH)的下部，点据较散乱，大都属于开高观测相对误差较大引起的。所以闸门小开度时，应特别注意闸门开高观测精度.当闸门开高小于0.2m时，应该观读至o.005m
9、，才能保证流量测验的精度。由于目前观测设备条件的限制，实际难以达到应有的观测精度.规范只能规定闸门开高观削精确至o.Olm.另外，在流量系数关系线的下部，测点偏差允许放宽，也是出于这种原因.但各站在实际工作中应注意到这个问题，在闸门小开度时，尽可能提高观测精度.第2.6.3条孔、堪流分界的判别.水力学书中常用的孔、垣流分界的平均情况为:宽顶堪闸(平底闸): ejH0.65时，为孔流;ejH0.65时，为堪流.实用垣闸zejH0.75时，为孔流;ejH0.75时，为垣流。137 大量的实测资料和模型试验成果表明，孔流和堪流的分界值(ejH)c有一个变化范围，与闸型、水头、闸门开度，以及孔、堪流变
10、换方式等多种水力因素有关，总的与流量系数有关.本规范除宽顶堪闸用平均值0.65以外，实用堪闸用e.j写H-(ejH)c关系钱查用，分析说明如下z一、孔、堪流分界值的水力特性。1.孔堪流分界(ejH)c值与流量系数关系。根据水流具有连续性的原理，孔堪两种流态交界处的流量应为单一值，即采用孔流公式计算的流量应与用堪流公式计算的流量相等zQ孔=be.j2gHQ源=Cb.j马H3/2= CbH .j2gH 则eCH ejH=Cj 由此证明孔、堪流两种流态的分界(ejH)c但与两种流态的流量系数有关。同时由试验资料证明，孔、堪流变换分界(ejH)c值的变动范围，大体与流量系数的变动范围相呼应。现用孤形门
11、实用堪闸和平板门实用堪闸的实测和试验成果为例进行对比，如表2.6.3寸所示，从该表可以看出:弧形门实用堪闸的流量系数变幅0.247，大于平极门实用堪闸的孔流流量系数变幅o.206.相应弧形门实用堪闸的孔堪流分界(ejH)c值的变幅0.200，也大于平板门实用堪闸孔堪流分界(ejH)c值的变幅0.105.这说明，孔、堪流变换分界(ejH)c值的变化与流量系数有关而且变化幅度两者相适应.2.孔、堪流分界(ejH)c值与水头和闸门开度的关系。流量系数不仅与闸型有关，对一个闸来说还主要与水头和闸门开度有关.自由孔流流量系数随闸门相对开度(ejH)c呈反变关系(见图2.6.3-1)，自由堪流流量系数C随
12、堪上水头呈正变关系(见图2.63-2) 138 流量系数公式与表2.6.3-1自由孔流流量系数与孔、堪流分界(e/H)c值变化范围比较表流量系数与孔壤垠闸理式e;言E百(e/H)c关系线-一一与(e/f!)I i备注的变阳! 流分界(e/H)c值变化范围(e/H)c=0.05=0.759 平板门实用堪闸=O.530(e/H)- (e/H)c=0.70=0.553 0.206 e;丁gH一-(e/If)c关系线图图2.6.3-3)e;-飞gH=1.。但iH)c=O.685e;寸gH一80(e/H)c=O.730弧形门实用握闸=O.531(e/H)- . e/H=0.05=0.805 e/H=0.
13、70=0.558 0.105 0.247 实测资料综合模型试验综合实测资料综合HUMH ej寸E百一(e/H)c关系线图(图2.6.3-4)ej寸gH=1. 0(e/H)c=O.625 e、/2gH-80(e/H)c=O.825 0.200 模型试验综合一一二十，二:z: 、O. 5 。.5 。.4队 电.2、。一一可0.6 问0.8 1.0 E口气、自q0.5 0 0.3 / 。.4C 0.5 图2.6.3-1自由孔流eJH-图2.6.3-2离实用堪H/HdC关系线图关系线图因此，孔、堪流分界(e/H)c值也与水头、闸门开度有一定关系，应用实测和试验资料，求得孔、堪流分界(e/H)c值与e，
14、.j苟百相关，建立e，.j2百H，(e/H)c关系图(见图2.6.3-3、图2.6.3-4、图2.6.3-5) 3.孔堪流分界(e/H)c值受闸型影响.( 1 )堪顶形状影响.实测资料和模型试验成果表明:具有流线型堪顶的闸I其孔、堪流分界(e/H)c值都比较大.其中实用堪及驼峰堪平均(e/H)c值为0.75左右，而宽顶堪、平底闸平均(e/H)c值为0.65左右。( 2 )闸门底缘形状影响。河海大学和武汉水利电力学院所做的实用堪、驼峰堪、宽顶堪平板门闸的模型试验表明:当门下140 100 :一一广I曲线实用理平板门民驼峰堪平板门品驼峰填平板门切口上斜450.q 粟.唱R叮Yfr / 电.:.-t
15、 50 0.6 0.7 0.8 ,. 0.9 . e/H 图2.6.3-3平板门曲线实用摆阔、驼峰堪闸孔、增流分界e.j2gH-ce/H)c关系线图表2.6.3-2不同闸门底缘形状孔、蠕流平均分界Ce/H)c值比较表叫一旦出叫闸门底边形式iME路|分界(e/H)c值为多次实测由孔流变堪流和由垣流变孔流的平均值备注斜一斜上一上下口一口向缘一缘切一缘切口底一底边一底边切平一平底一平底1-11一门门板板一板板板板平平一平平一平平缘形状不同时，分界(ejH)c值也不同，详见表2.6.3-2.4.孔、堪流分界(ejH)c值受闸门在堪顶位置的影响。根据141 100 50 闸门i落点在i埋顶, K闸门落点
16、在下盼A驼峰螺(0)闸门落点在耀顶-+-(b)闸门落点在下混一口以/ / f v / v W -_. 1 比凶，0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 e/H 图2.6.3一4弧形门曲线实用堪闸孔、堪流分界e-J2百H-(ejH)c关系线图武汉水利电力学院提供的弧形门落点在堪顶以下1.2m处的试验成果(e/H)c值与同类型闸闸门落点在堪顶的比较，其分界(e/H)c值系统偏小0.05-0.10，其变幅偏大0.1左右见图2.6.3-4(b)线J.5.子L:堪流分界(e/H)ct在受孔、堪流变换方式的影响.由于水流的惯性作用，当孔堪流变化方式不同时，其分界值会受到一定程度的影响.例如，闸门提升由
17、孔流转换为堪流时，具:分界值大于闸门降落由堪流转换为孔流时的分界值。如果闸门不动，由流量增躏而使孔、埋流转换，则得到相反的情况。河海大学和武汉水利电力学院所做的模型试验成果，列入表2.6.3-3142 1 50 上斜450平底缘IJ: ., j :J !/ 11 v. . 0.7 0.8 ._ 0.9 elH 囡2.6.3-5平板门驼峰堪闸孔、耀流分界e.j豆H-(e/H)c关系线图寝2.6.3-3不同闸门底缘形状和不同变换方式(e/H)c值比较寝闸门毡式|平均分界|流平均分界1:差值i备注实事堪|平板门切口向下0.761 。.743自闸门提|平边|0.749 0.734 -0.015 升孔流
18、变堪驼峰耀平板门切口上斜450.731 0.724 一0.001流由闸门降|平边|0.716 0.640 -0.016 落堪流变孔宽顶螺平板门切口上斜450.679 0.652 -0.027 流143 二、孔、堪流分界(ejH)c值的推求.孔、堪流分界(ejH)c值的确定，采用两种途径，一种应用实测资料分析确定，另一种通过模型试验确定.1.用实测资料分析.( 1 )求解孔、堪流量计算公式方程组，推求孔、堪流分界(H)遇。根据已经积累一定数量的实测流量资料，求出孔、远流而量系数(、C)值列出孔、堪流量计算公式，式(2.6.3-1 )和式(2.6.3-2)J得下列方程组zQ=be.j2gH Q=c
19、b.j2gH3/2 (2.6.3-1 ) (2.6.3-2 ) 方程组的解，用迭代法计算，求出若干开高时孔、垠流分界(ejH)c值。( 2 )用对数图解法，推求孔、堪流分界(ejH)c值。将已经建立的孔、堪流水头流量关系线绘在一起。堪流的水头流量夫144 2.0 1.5 H (m) 1. 0 。5 10 15 20 25 Q(m3/s) 因2.6.3-6堪流与孔流H-Q关系线图系为单一曲线，而孔流时的水头流量关系是以开高(e )为参数的曲线簇(见图2.6.3-6)。两条曲线交点处的e与H值，就是孔、堪流分界值.将式(2.6.3-3 )取对数形式为1lnQ=lnK+lnH ( 2.6.3-3 )
20、 在双对数纸上，孔、堪流H，Q关系为直线相交，能比较方便地求出孔、堪流分界(ejH)c值(见图2.6.3-7) 10 5. H .m) 自。.0 1. . .5 / 。.1J / e=0.15m / e=0.36m ,.:. 堪流1/ / 1/ / V / J / 11 e 0.15 0.36 y H 0.25 0.54 / / e/H O.0.67 1/ 1/ / 、v / / I tv 0.5 1.0 5.0 10.0 Q(rn /5) 图2.6.3-7孔、堪流分界点求解困2.模型试验资料.武汉水利电力学院和河海大学对不同类型的闹、水头和闸门开高，以及由孔流变堪流、由堪流变孔流等不同组合情
21、况，提供了大量的试验数据(见表2.6.3-4) 145 表2.6.3-4不同闸型门型孔、堪流变换分界(e/H)c值综合表堪孔、堪孔堪流分界(e/H)c值试n 型|变幅|vqL验点型流变换变动范围据弧形门i825 I 0.2001 0.750 曲弧形门落点在握顶0.654 0.4470. 750 0.303 0.654 7 线下游实孔-:III 0.761 0川附 . 平板门切0.752 5 用垠口向下游时|。叫。773I 0.077 6 I 0叫0.7110I 0们0.740 8 孔叫。74910.619 10.129 21 平板门平底。.742!t :II-:1L 1 0叫0.6460.81
22、210.163 22 峰_.咂-_圄-啊圃，堪平板门底边问I0叫0.692-0.782I 0.090 27 切口上斜问I0叫。784I 0川0.728 45. 26 问|。叫。61I 9 0.678 二宽护孔10.6401 0 688 I 0.087 9 顶1L-:II 1 0.6791 07 1 0.043 垠平板门底边5 :II-1L j 0叫。657I 0.014 0.666 上斜45.u 俨|。叫。667I 9 |。叫。I0.030 0.645 3 注孔堪为闸门提升，埋孔为闸门降落。146 第2.6.l1癖有闸门隧汩的流态判别.有闸隧洞的流态变化比较复杂，除和上游水头与洞径(高)比值(
23、H/D)有关外，还和闸门开高与洞径(高)的比值(ejD)有关.同样的隧洞在一定水头下闸门金开时(e=D)为有压流，当闸门部分开启，水流受到闸门控制(f!1. 5时，水流充满洞为有压流。当闸门部分开启时，需应用H/D和e/D两项因素作为有压流、半有压流和无压流的分析判别条件。本规范引用了江苏水利工程专科学校对涵管出流流态判别的模型试验成果，即将规范第2.6.11条中的图2.6.11-1和图2.6.11-2作为有闸门控制隧洞的流态判别依据.现将该试验成果介绍如下.一、模型设计.模型设计是以水库一般涵管为原型依据，模型比例尺选用长度比例尺L.=9 I按重力、阻力相似关系换算出主要尺寸为g1.模型管长
24、.50-20m L.=L，/L.=一=5.52.2m式中，L，、L为模型管长和原型管长;选用长度Lm分别为2、3、4、5m四种.2.模型原管直径.Dm = D,/L. = 0.9/9 = 0 .1m 式中IDm为模型管径或管洞高度，选用寇型的有机玻璃管，内径为O.102m。3.方管断面-bm.Dm=(bjL,) (DjL, )=O.l XO.13m! 式中，bm、bp为模型和原型的管洞宽度，选用尺寸为O.lmx，O.1l8m定型有机玻璃管.4.模型糙率.147 Ln=L/6=91/6= 1.44 式中，Ln为模型糙率比例。混凝土管的模型糙率m-p/Ln=0.0097-0.0104，与来用有机玻
25、璃管=0.008-0.0097太致相符，凡、p为模型与原型的糙率系数.二涵管出流流态实验.1.儿种流态的判别。当水库水位较低、涵管进口的作用水头不大、水流进入涵管的闸孔时，管内水流未与洞顶、闸门接触，形成自由水面见图2.6.1l-1(门，为无压流，对堪闸则称为堪流.当上游水头增高，水面接触闸门后，管内水流己受闸门影响，但管内水面仍然低于洞顶见图2.6.11-l(b门，这属于孔流性质.若上游水头继续增高，当管内水面已有部分断面充至管顶时见图2.6.l1-1(c门，为半有压流.若上游水头进一步增高，当涵管尾部出口断面完全被水流充满时见图2.6.1l-1(d)，即为有压流。由此可见涵管上游作用水头的
26、大小，直接影响流态的变化.(a) 每一L1 而向而J._，-饥、(c) 图2.6.11-1方、圆形涵洞流态判别示意图2.涵管流态转化的界限.(b) (d) ( 1 )无压(或孔流)与半有压流的界限.在有闸门控制的涵管，当洞口水位上升、开始达到闸门底边，但管内水面仍然低148 于洞顶时，此为无压流向孔流过渡的界限见图2.6.11-1(b).若上游水头继续增大，管内水面有局部断面开始接触洞顶时，此为孔流向半有压流过渡的界限见图2.6.11-l(C).( 2 )半有压流与有压流的界限.从半有压流过被到有压流，是指管内水面接触管顶的断面开始抵达踊管出口断面，这一临界状态，即为两种流态的过渡界限见图2.
27、6.11-1(d)。3.影响流态变化的因素。影响流态变化的因素主要有上游水头H，下游出口边界条件，以及闸门的开启度e，涵管长度L，涵洞断面形状与尺寸，涵洞底坡等。初始状态和通气孔等其它因素，因影响较微，一般可不考虑。为了便于试验，针对各个具体因素，参考有关资料，对本实验一些具体问题作如下处理.( 1 )下游出口边界条件，由于淹没流一般均为有压流，因此这次是以自由出流进行的试验.( 2 )闸门位置置于涵管进口处。( 3 )涵管长度及断面形状，采用本文上述的各种尺寸.( 4 )涵洞底坡，分别选用底坡i为0、0.002、0.005三种.三、试验情况.对方、圆两种涵管，各按三种坡度、四种长:度十二种组
28、合的流态转化界限，在试验过程中遇到以下儿种水流情况:1.在从无压流或孔流过摸到半有压流界限后，闸门与充满水流的断面之间有一气体空间，其中气体会被水流卷走，因而水面与管顶的接触面逐渐增大，在闸门下没有通气孔的情况下，因气体不断被卷走，这个空间就逐渐缩小以致消失.在有通气孔情况下，当进入与被卷走的气体相等时，这个空间才会稳定下来。2.当闸门开启度ej0.3时，水流出现从半有压流到无压流或孔流的过渡状态，通常都伴有剧烈的摆动，形成不稳定的水流状态。、原因是由于闸门开启度小，当时的水头较高，-闸孔流速较大，射出水流形成的水跃充满水流断面后，闸门与水跃间的气体不断被水流卷走，使跃前形成真空，跃后断面下游
29、的压力较大，迫使充满水流断面的水体压向闸门，充满真空区又向下游149 推移，不断重复上列过程，就形成上下摆动的不稳定的水流状态.3.对于一定断面的涵管，在有限管长和有限水头下，从无应向半有压及有压转变时，只能在某一开启度e/D=lx下产生.其开启范围x值的探索试验，目前因受试验条件限制尚未进行，有待今后创造条件进一步试验研究.L/D 42.3 42.3 42.3 33.9 33.9 33.9 25.4 25.4 25.4 16.9 16.9 16.9 42.3 42.3 42.3 33.9 33.9 33.9 25.4 25.4 25.4 16.9 16.9 16.9 表2.6.11-1方形涌
30、管、洞流态分界限试验观测记录摘录表底披t可三之1.0 0.8 。无压流或孔流1.15 1.17 0.002 与半压流的界限1.15 1.20 0.005 1. 27 1.30 。无压流或孔流1. 17 1.20 0.002 与半压流的界限1. 17 1.24 0.005 1.19 1.32 。无压流或孔流1.17 1.27 0.002 与半压流的界限1.19 1.28 0.005 1.28 1.23 。无压流或孔流1.15 1.28 0.002 与半压流的界限1. 20 1.28 0.005 1.19 1.30 。半压流与有压流2.42 2.42 0.002 的界限2.25 2.85 0.00
31、5 2.30 , 2.80 。半压流与有压流2.24 2.70 0.002 的界限2.30 2.80 0.005 2.20 2.70 。半压流与有压流2.30 2.80 0.002 的界限2.15 2.60 0.005 2.17 2.57 。半压流与有压流2.06 2.60 0.002 的界限1.90 2.50 0.005 1.98 2.52 注表中内的数字为e/=0.45时的观测值。150 0.6 0.4 0.3 1.33 1.85 2.60 1.36 1.97 2.82 1.40 2.20 3.40 2.00 1.35 2.00 2.05 1.40 2.30 3.60 1.45 2.10
32、315 1. 42 1. 47 2.30 3.30 1.40 2.20 3.35 1.50 2.20 3.32 1.41 2.25 3.20 4.15 6.60 4.20 6.70 4.00 6.70 4.15 6.71J 4.32 6.80J 4.20 6.72 4.20 6.75 3.90 6.45J 3.75 6.45 3.60 6.73 3.70 6.55 3.60 6.50 四、观测资料的整理分析。两种管形、四种管长和三种底坡的涵管出流流态转化界限的实验观测资料如表2.6.11-1和表2.6.11-2所示。表2.6.11-2圆形涵洞流态分界试验观测记录摘录表叶叫声:之1.0。.80.
33、6 0.4 。.30.25 49.0 。无压流或孔流1.15 1.17 1. 32 2.05 3.80 5.70 49.0 0.002 与半压流的界限1.15 1.18 1.38 2.45 4.40 6.90 49.0 0.005 1.16 1.18 1. 47 39.2 。无压流(或孔流1.16 1. 19 1. 33 2.36 4.35 6.32 39.2 0.002 与半压流的界限1.18 1.21 1. 46 2.60 39.2 0.005 1.26 1. 19 1. 46 (2.54) (4.66) (6.89) 29.4 。无压流或孔流)1.16 1.18 1. 39 (2.50)
34、 (4.40) (6.25) 29.4 。.002与半压流的界限1.21 1.25 1. 50 (2.60) (4.37) (6.14) 29.4 0.005 1.23 1.18 1. 48 (2.82) (4.98) (7.28) 19.6 。无压流或孔流1.19 1.22 1. 41 (2.55) (4.16) (6.50 19.6 0.002 与半压流的界限1.22 1.23 1.45 (2.74) (4.87) (7.29) 19.6 0.005 1.25 1. 22 1. 39 (2.95) (4.88) (7.29) 49.0 。半压流与有压流2.40 2.75 3.90 49.0
35、 0.002 的界限2.40 2.60 3.80 7.901 49.0 0.005 2.18 2.48 3.72 7.80 39.2 。半压流与有压流2.12 2.42 3.46 7.65J 39.2 。.002的界限2.24 2.50 3.76 7.71J 39.2 0.005 2.16 2.41 3.54 7.50J 29.4 。半压流与有压流.08 2.45 3.73 7.55J 29.4 0.002 的界限2.14 2.41 3.67 7.15J 29.4 0.005 2.10 2.43 3.66 7.40 19.6 。半压流与有压流2.08 2.46 3.71 7.02 19.6 0
36、.002 的界限2.20 2.39 3.43 7.40J 19.6 0.005 2.10 2.29 3.47 7. 23J 注(1)表中()内的数字为几次观测的平均值。(2)表中内的数字为e/D=0，45时的观测值。上述资料经整理后，对于方、圆两种管形除小开启度时的成果差别较大必须分别定线外，不同管长与底坡(限于本次实验范围)相应的流态分界限的点据分布差别不大，为了使用方便，可151 以慨化合品定线.三种流态界限经验公式如下z1.方管.有压流至半有压流z当ejD=1-0.45时，H ejD D=叫去035)108(2.6.11-1 ) 、，/就川一寸Me-e-D E呵-ifl飞、流吼一川压2z
37、无oH-D至流二压D有可半当( 2.6.11一2) 2.圆管。有压流至半有压流:当EZM45时，H e/D D - _ _1 e _ _ _ 1.15 o . 75 D - 0 .35 ) 半有压流至无压流(或孔流):当时D=1-0.25时，H e/D D = 1.10(;-0忑r( 2.6.11一3) ( 2.6.11-4 ) 式(2.6.11-1)-;式(2.6.11-4 )是般涵管出口为自由泄水情况下流态界限的判别式。为了便于生产上使用，根唱上式转化绘制互主相关流态判别图，即为规范第2.6.11条中国2.6.11-1和D D 图2.6.1问在判别流态时，根据相对水头5及相对开启度玉，15
38、2 在图上即可查得所属流态，这就解决了由于涵管埋入土中不便观测的困难。五、试验成果的验证和比较。1.为了检验试验成果，将根据以上流态判别式算得的与各级相对开启度相应的相对水头HjD值，与一般文献发表的数据及用理论公式推算的数据进行比较，成果列入表2.6.11-3.半有压流与有压流界限的理论公式为I _ . . . 1、Fr.L HjD=l+飞l+X+勺EFr-zE(2.6.11-5 ) 式中:、R、Fr分别为局部抗阻系数之和、沿程水头损失系数之和、涵管水力半径及佛汝德数(在出口断面无底板，下游自由世水，势能为0.5D的情况下，清华大学试验数据为1.62;而在出口断面为有底扭，下游势能为0.85
39、D时，Fr应为0.915).按照上式计算，一般水库涵管流态界限值见表2.6.11-3.从表中可以看出，在出口断固自由泄水时，有压流与半有压流分界状态的HjD值，方、圆管的实验数据与理论公式算得的数值都比较接近;而在无压流(或孔流)与半有压流分界状态时的HjD值，在ejD=l时，方、圆管实验成果为1.17及1.16，一般文献上提供的工程使用数据为1.15及1.10，二者比较接近.近年来，有的文献提出为1.1-1.3，差异也不大.当ejDSD244-87第2.5.1条表2.5.1的规定。第3.2.3条单站流量系数线与综合线的允许偏差.单站流量系数线与综合绒的允许误差，规范规定不超过土3%土7%.这
40、159 个指标是以自由孔流17个站、自由堪流21个站的实测资料综合偏差统计为依据得出的，如表3.2.3所示。表3.2.3单姑流量系数线与综合线偏磐统计表平底平板门附自由孔流，共17站各种堪的自由埋流，共21站41.1 士8I 士10可?呵L1士361.9 。iu-AHVhd AHUAud A i 哼，-AU同UAHUO只ul 从表可以看出，单站流量系数线与综合线的偏差，小于等于士3%的，有41.1%-61.9%的站，偏差小于等于土5%-8%的荔7Q.6%-100%的站。规范根据现有资料实际情况把允许偏差规定在土3.0%:t7.0%的班围内，闰时还可以根据站的测验精度分类和流量系数关系线上、中、
41、下部的范围分别采用不阔的指标。这样有一定的灵活性，便于执行.第3.3.2条模型试验流量的缩尺影响。模型试验流量的缩尺影响，规范用公式(3.3.2-1 )进行修正。该式引自河北省水利水电勘测设计院何士堂的水王模型试验流量在水工建筑物测流中的应用和水工模型流量缩尺影响改正方法两篇文革.现说明女n下.原型工程根据相似理论，按一定比尺缩小成模型，由于忽略了次要作用力，更由于水流雷诺数变小，阻力增大，在相应水位(或水头)条件下，模型流量小于原型流量，这种现象即模型流量的缩尺影响。该文采用原型实测流量与模型试验流量对比的方法，得出的模型试验流量与原型实测流量间向偏差，即模型流量的缩尺影响。对溢流堪、坝的模
42、型缩尺影响的改正，收集了12个工程的原、模型整体模型)流量对比资料，如图3.3.2-1所示。因中，.1 60 模型堪上2 水10头h, (cm) 5 。自大伙房凤滩x拓溪新安江A西津石洞日丹江口修文n 黄登应中王顶快堪(宽)今双脾夺回龙山。.Ili 甸园h. ，J I 。. 自h院、. Xt.6I k . . 向X由民怜】厅40 30 20句105 0 5 10 20 30 40 -4Q(%)-十黯3.3.2-1溢流堪模型水头儿与流量偏差AQ(%)关系线图161 LlQ =咛仙。( 3.3.2-1 ) 式中LlQ一一流量偏差百分数zQ一一原型实测流量，m1js; Qm模型试验流量(已按比尺换算
43、成原型值)，mSjs。对图中十个工程(黄壁庄、修文除外)进行统计分析，将全部为正偏差的六个工程的LlQ(%)与相应的堪口处的模型雷诺数Re关系绘成关系图(见图3.3.2-2)，另外，还应用了原辽宁水工试验所大伙房溢洪道实用堪模型缩尺影响(当Re3.2X104时，LlQ=话引用不同模型比尺求出版H.I1.罗赞诺夫圆形堪首真空堪的(LlQ=诗三)资料.，、王实10 品84 6 4 2 。 大伙房 凤糠 新安江A 西津 石洞4如回龙山飞+ 大伙房实用堪缩尺影响F、 H.n.罗赞诺夫圆形堪酋的真空堪缩尺影响 气M 气4盯、飞七飞 人 卜、4 电气+ 肝、飞，问?r- ,-.35060以后可不必改正，当
44、Re35000，不需改正.当Re( ; ) (3时，变为实用堪流或窄顶垣流，流量系数将随水头增高而增大，但此种情况在实际工程中不多见.当水头Hun时将超过0.385并随水头的增高而增大.凤河营站的流量系数亦随水头增高而加大，也是由于受行近流速水头的影响.0.15 吧气、:t: 0.1。电.05l三0 0.2 新盖房一I 11忖院/ V / .1-.二Y。.30.4 Co 图4.1.5-2十方院、新盖房模型试验H/-C.关系线图前面提到的赶水坝闸，是一座36孔的多孔闸，当用实测水头计算的流量系数，开启孔数越多，因行近流速越大，使流量系数越偏大，点据十分散乱。而改用总水头计算的流量系数，H,.,C
45、. 关系即成为单一线，如图4.1.5-1所示.为了使流量系数H，.，Co关系单值化，并可与水力学方法计算值进行比较，使系数具有可比性，便于同类型堪闸流量系数的综合分析，资料整编是线的合理性栓查等用途，则应按规范2.4.2条规定，当行近流速V.O.361，vH时，应采用总水头进行计算。三、宽顶堪流在其界限范围以下，即H，.，Co关系曲线的下170 甜，属明渠流范围的部分，虽也用宽顶堪流公式计算，但规范没有提出确定流量系数的经验方法，须通过实测率定，或作专门的模型试验，或参照用短渠公式计算流量。第4.1.6条实用再、低堪界限判别。高堪，其溢流不受堪高影响，计算可以简化。低堪溢流，其流量系数除决定于
46、堪型和溢流水头外，还受到上下游堪高的影响，计算比较复杂.所以，在分析计算流量系数时，首先应进行高、低堪的判别。现有高、低堪界限判别方法各不相同，但都以上游堪高P与定型水头Hd之比作为判别标准。如美国陆军工程兵团规定WES堪的高、低界限为:pjHd注1.33为高堪;苏联规范规定克一奥堪的高、低堪界。限为pjHd二三3，属于高堪，而别列津斯基对克一奥堪的研究表明，pjHd0.3)为3则。实测点据与规范公式(4.1.7.1)的符合程度详见图4.1.7-4，图中点据为实测值，曲线系根据规范公式(4.1.7-1)计算绘出.3.0 2. H (ID) 1. 1-0.4 以-0.3 一炖范公式一-0.2 卜
47、一一卡。1. 。.20.3 0 4 0.5 C 因4.1.7-4 长田水电站克一奥1?1!堪实测HC关系检验绞图第4.1.8条低堪流量系数。低实用堪的堪型繁多，有标准堪，还有非标准堪。现有推求低堪流量系数的方法，多是对特定的堪型、堪高、水头条件求得的。对T标准型的低堪，国内广泛采用的是美国陆军工程兵团的方法，但该法还存在一些问题没有解决。对于非标准堪，计算方法各异，也不全面，作为规范很难将这些资料全部收集到。本规范推荐山东省水利科学研究所张绍芳编写的堪闸水力175 设计中提供的方法.该方法对低堪流量系数计算考虑了各种堪型、堪高和水头条件.计算分两步进行，先求下游堪高无影响的流量系数，然后计入下游堪高的影响.在推求下游堪高无影响的流量系数时，利用高堪流量系数换算成与H/p的关系线和假定堪上游形成临界水深的流量系数Cc=o. 385( 1 +p/H) 3/2 作为外包线(见规范附录四中附图4-1)，这成为该计算方法的理论基础.在计算下游堪高影响时，不是简单地建立PL/HC关系，而是分别试验了不同堪型p/Hd(或p/L)和PL/P的流量系数变化规律(见规范附录四中附图4-9.附图4-12)。由此总结出的低堪流量系数计算方法，即通
