堰槽量水理論與技術

目錄
譯者序
第1章 量水概況及長喉槽 1
1.1 量水需求現(xiàn)狀 1
1.2 明渠臨界流及量水設施 1
1.3 長喉槽的發(fā)展歷史及優(yōu)點 3
1.4 長喉槽的構造 4
第2章 設計要點 10
2.1 簡介 10
2.2 自流出流的水頭損失 10
2.3 必要超高 14
2.4 測流范圍 15
2.5 尾水渠 16
2.6 泥沙輸運能力 17
2.6.1 推移輸運與懸移輸運 17
2.6.2 床沙質與沖瀉質 18
2.6.3 避免泥沙淤積 19
2.7 漂浮物與懸浮物的輸運 20
2.8 準確度與精密度 21
2.8.1 系統(tǒng)誤差 22
2.8.2 隨機誤差 22
2.8.3 疏忽誤差 22
2.8.4 歸零誤差 22
2.8.5 藻類的生長 23
2.8.6 水尺讀數(shù)誤差 23
2.8.7 靜壓井的水位滯后誤差 24
2.8.8 施工偏差 24
2.8.9 誤差合成 24
2.9 量水設施的靈敏度 26
2.10 量水設施的靈活度 26
2.10.1 靈活度為1.0時 27
2.10.2 靈活度小于1.0時 28
2.10.3 靈活度大于1.0時 29
2.11 測點位置選取 30
2.11.1 渠道上游所需行近渠段長度 30
2.11.2 其他選址要點 33
2.12 測量設施的選取 33
第3章 堰槽種類及施工方法 35
3.1 簡介 35
3.2 小型襯砌渠道量水設施 37
3.2.1 現(xiàn)澆量水槽 39
3.2.2 預制量水槽 42
3.2.3 臨時量水槽 44
3.2.4 便攜式量水槽 48
3.3 小型土渠中的量水槽 53
3.3.1 現(xiàn)澆量水槽 55
3.3.2 預制量水槽 61
3.3.3 便攜式及臨時量水槽 63
3.4 大型渠道量水設施 70
3.4.1 梯形控制段 70
3.4.2 三角形控制段 71
3.4.3 復雜形狀的控制段 73
3.5 活動堰 73
3.5.1 活動堰類型 74
3.5.2 埋件安裝 76
3.5.3 啟閉裝備 79
3.5.4 模型施工圖 84
3.6 分水設施 86
3.7 堰中排水管 88
第4章 水位測量 90
4.1 簡介 90
4.2 水位測量裝置選擇 91
4.3 水位計 92
4.3.1 測針 92
4.3.2 測尺 92
4.3.3 水尺 92
4.4 自動水位記錄儀和水位傳感器 93
4.4.1 淹沒式壓感水位計 94
4.4.2 壓力球式水位計 94
4.4.3 氣泡水位計 95
4.4.4 超聲波水位計 96
4.4.5 浮子水位計 97
4.4.6 水位傳感器的校準 99
4.5 流量統(tǒng)計和記錄 100
4.6 靜壓井 101
4.6.1 建造 102
4.6.2 防凍保護 105
4.7 百葉箱 105
4.8 活動堰的水頭測量 107
4.8.1 水位計和標尺 107
4.8.2 自動記錄儀 108
4.9 水尺定位與零點設置 109
4.10 便攜式結構的操作 114
4.10.1 附加靜壓井 115
4.10.2 自由水位傳感管 115
第5章 量水堰槽設計 117
5.1 簡介 117
5.2 設計標準 118
5.3 目標渠道要素的定義 118
5.3.1 測流范圍 119
5.3.2 確定目標渠道的水位流量關系 119
5.3.3 現(xiàn)有渠道的弗勞德數(shù) 123
5.3.4 現(xiàn)有渠道超高 124
5.4 量水槽設計目標和問題 125
5.4.1 收縮段變化的方法 125
5.4.2 水頭損失設計目標 126
5.4.3 精確度考慮 128
5.5 適用于常見渠道的標準槽型 128
5.5.1 梯形喉道結構 128
5.5.2 矩形喉道結構 135
5.5.3 三角形喉道結構 138
5.5.4 涵管中的量水堰 138
5.5.5 活動堰 140
5.5.6 便攜式結構 142
5.6 量水槽的設計流程 143
5.6.1 堰槽的設計步驟（反復嘗試） 143
5.6.2 設計時用到的不等式 145
5.6.3 槽縱向尺寸的要求 146
5.6.4 在梯形襯砌渠道中標準寬頂堰的選擇 147
5.6.5 土質渠道中矩形寬頂堰的選擇 150
5.6.6 無法達到設計標準時的對策 153
5.7 使用WinFlume進行常規(guī)量水堰槽設計 156
第6章 長喉槽的水力學原理及水力計算 157
6.1 連續(xù)方程 157
6.2 伯努利能量方程 158
6.3 臨界流 162
6.3.1 臨界流方程 162
6.3.2 計算理想水體的水頭流量關系 164
6.3.3 臨界流的收縮量 166
6.3.4 棱柱形控制段的水頭流量方程 168
6.3.5 原理簡化的缺陷 169
6.4 試驗得出的水深流量方程 170
6.4.1 H1/L對流量系數(shù)Cd取值的影響 177
6.4.2 流量系數(shù)Cd的取值和其值的精確度 178
6.4.3 行近流速系數(shù)的值 180
6.4.4 根據(jù)試驗計算水頭流量關系 180
6.4.5 調整Cv的率定表 181
6.4.6 由弗勞德模型來擴展水槽流量計算 182
6.5 采用計算模型進行水位流量關系校正 183
6.5.1 能量損失引起水頭流量的校正 183
6.5.2 速度分布的影響 186
6.5.3 流動計算的準確性和H1/L的范圍 187
6.5.4 用模型計算水頭流量關系 188
6.5.5 計算臨界流所需的收縮量 188
6.6 量水建筑物的水頭損失 189
6.6.1 保持臨界流 189
6.6.2 確定淹沒點（允許下游水位） 192
第7章 量水建筑物下游端 196
7.1 簡介 196
7.2 消能設施 198
7.2.1 垂直跌水 198
7.2.2 消力墩式水池 199
7.2.3 斜槽跌水 201
7.2.4 USBR III型水池 202
7.3 拋石護坡 203
7.3.1 確定拋石護坡中拋石的尺寸 203
7.3.2 拋石下方的填筑材料 205
第8章 WinFlume軟件應用 208
8.1 簡介 208
8.2 系統(tǒng)配置要求 208
8.3 軟件獲取 209
8.4 軟件安裝 209
8.4.1 網絡下載版 209
8.4.2 CD-ROM版 209
8.5 程序啟動 209
8.6 軟件應用 210
8.6.1 率定已建量水堰槽 211
8.6.2 設計新的長喉槽 211
8.6.3 數(shù)據(jù)輸入要求 211
8.6.4 修訂追蹤 212
8.6.5 使用撤銷功能 212
8.6.6 程序輸出 213
8.6.7 文件處理 213
8.6.8 打開FLUME 3.0創(chuàng)建的設計方案 213
8.7 數(shù)據(jù)輸入向導 214
8.7.1 開啟和使用向導 215
8.7.2 確認用戶名 215
8.7.3 選擇單位制 216
8.7.4 堰槽形式和材料選擇 216
8.7.5 底部輪廓編輯 217
8.7.6 渠道和長喉槽橫斷面編輯 219
8.7.7 測流范圍和尾水深設置 220
8.7.8 水位測量裝置和允許測流精度選擇 223
8.7.9 超高設置 224
8.7.10 長喉槽設計保存 225
8.8 長喉槽設計 225
8.8.1 設計準則 225
8.8.2 水頭損失目標及權衡 227
8.8.3 分析備選方案 228
8.8.4 使用設計模塊改善設計方案 231
8.8.5 設計評估報告使用 231
8.8.6 修改長喉槽設計以滿足設計準則 232
8.8.7 利用流量表報告改善設計 234
8.8.8 復式控制段建筑物設計問題 234
8.8.9 尋求合理漸變段長度的難點 234
8.8.10 尋求及評估備用方案的思路 236
8.9 輸出 237
8.9.1 長喉槽圖形輸出 237
8.9.2 長喉槽數(shù)據(jù)報告 238
8.9.3 當前設計評估 238
8.9.4 流量表及曲線 239
8.9.5 長喉槽理論值與實測值比較 241
8.9.6 從數(shù)據(jù)記錄儀得到水位流量方程 242
8.9.7 生成水尺 244
8.10 程序選項 247
8.11 長喉槽尺寸建議值 248
8.11.1 引渠段長度 248
8.11.2 漸變段長度 248
8.11.3 控制段長度 248
8.11.4 下游擴散比 249
8.12 警告及錯誤信息 249
參考文獻 252
附錄1 單位轉換因素 258
附錄2 術語 262
附錄3 流量表 264