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文档简介
1、中华人民共和国行业标准水工建筑物测流规范Measurement of dischargeby hydraulic structuresSL2092主编部门:山东省水文总站批准部门:水利部中华人民共和国水利部关于发布水工建筑物测流规范SL 20-92的通知水文19的8号各流域机构,各省、自治区商辖市水称水电沂胴),部属勘测设计院根据原水利电力部19册年标准制修订廿加,由山东省水文总站为主编单位编制的水工 建筑物测流规范,经审定,现正式批准为水利行业标准并予以发布“该规范的编号为SL A02,自19®年7月I日起实施。该规范由水利部水文司负责解释。各单位在实施中发现问题请及时函告主编单位
2、及部 水文司.本规范由水利电力出版社出版发行.1992年5月6日第一章总则第二章设施布设与观测第一节测验断面布设第二节观测设备的安装第三节高程、断面、建筑物尺度测量第四节 水位、水头观测第五节闸门开启高度和开启孔数观测第六节流态观测与判别第三章 流量系数率定、综合和检验第一节流量系数现场率定第二节流量系数综合第三节模型试验和经验流量系数的应用第四节流量系数检测第五节流量系数检验第四章堰流流量推算第一节自由堰流第二节淹没堰流第三节感潮堰流第五章孔流流量推算第一节自由孔流第二节淹没孔流第六章隧、涵洞流量推算第一节有压、半有压自由管流第二节有压、半有压淹没管流第三节无压管流第四节 进口段设置有压短管
3、和闸门的无压自由管流第七章 水电站和电力抽水站流量推算第一节水电站流量推算第二节电力抽水站流量推算第八章流量测验不确定度估算第一节一般规定第二节流量测验误差来源第三节单项不确定度估算第四节一次流量推算值综合百分不确定度估算附录一量的符号与计量单位附录二测验表式和填表说明附录三 弧形闸门垂直开启高度换算方法附录四堰流流量系数计算方法和图表附录五 管、洞临界坡计算和流量系数查算表附录六流量不确定度估算实例 附加说明第一章总则第1.0.1条 为了给利用已建的水工泄水建筑物施测流量提供技术标准,保证成果质量,特制定本规范。第1.0.2条 凡使用以下类型的水工建筑物测流者,均应遵守本规范。有坎宽顶堰_
4、/见色无坎宽顶堰(平底闸)一交田基高实用堰实用量低实用堰,平板门辛底闸一 J弧形门平底闸一 .为平板门曲线实用堰闸I弧形门曲线实用堰闸三,洞国长洞进口设置有压短管和闸门控制的无压洞,涵四'水电站.电力抽水站。第1.0.3条本规范中有关水文测验的术语、符号和含义,均遵守国家标准 GBJ9586水文测验术语和符号标准中的规定。本规范专用术语和符号 规定如本规范附录一所示。流量测验的基本要求和率定流量系数的流速仪法 测流、水位观测、普通测量,应遵循国家标准 GBJ138-90水位观测标准 及现行河流流量测验规范的有关规定。流量系数关系线(式)的检验,可参 照水文年鉴编印规范SD244 87中
5、的有关规定。第1.0.4条 用于测流的标准型式水工建筑物,其边界条件和水力条件应符合 下列要求。一、堰闸、无压洞、涵等过水建筑物能对水流产生垂直或(和)平面的 约束控制作用,形成水面明显的局部降落,产生一定的水头或水头差。遇有 淹没出流时,建筑物上下游的水头差不应经常小于0.05m。淹没度(%/H)不应经常大于0.98。二、堰闸、无压洞、涵等过水建筑物的上下游进出口和底部均不能有明显影响流量系数稳定性的冲淤变化和障碍阻塞。三、位于河渠上的堰闸进水段,应有造成缓流条件的顺直河槽。河槽的顺直段长度不宜小于过水断面总宽的3 倍。有淹没出流的堰闸,下游顺直河段长度不宜小于过水断面总宽的两倍。第 1.0
6、.5条 确定水工建筑物流量系数有现场率定、模型试验、同类综合和经验系数等方法。采用哪种方法确定流量系数,应根据建筑物条件、资料精度要求及经济效益等综合考虑。一、 设于水工建筑物处的基本水文站以及资料精度要求较高的专用水文站,都应现场率定流量系数。二、非标准型式的水工建筑物,根据实际情况,对流量系数进行现场率定,或直接用实测水力因素和流量建立关系,推求流量。三、水库基本水文站或重要专用水文站的溢洪闸、分洪闸由于溢洪的机遇很少,难以取得现场率定的流量系数资料,但符合第1.0.4 条标准型式水工建筑物的要求条件时,均可应用模型试验、同类型综合的流量系数或直接应用本规范推荐的经验流量系数推求流量。四、
7、设在水工建筑物处的一般专用水文站、辅助水文站和进行水文调查的堰闸等建筑物,如符合第1.0.4 条的要求,或不具备现场率定流量系数的条件,均可用同类型综合流量系数或本规范推荐的经验流量系数推求流量。无论用哪种方法确定的流量系数,当应用一定时间以后,只要有条件都应检测原流量系数。第 1.0.6条 根据基本水文站的类别,流量测验精度应按照现行河流流量测验规范中的规定分为三类。根据工程和测验条件不同, 流域机构或省级主管部 门可对各站的精度类别作适当调整。 对于一般的专用水文站、辅助水文站和 水文调查点均可遵照现行河流流量测验规范中规定的第三类精度要求执行。第1.0.7条设于水工建筑物处的水文测站,必
8、须对建筑物的型式、结构、水 力特性及边界条件等作详细调查了解,搜集有关资料,编制“考证簿”,作为技术档案长期保存。考证簿应固定格式。编好后,如工程型式、结构、标准、水力特性及边 界条件等发生变化,或上下游河梢、水准点、基面、断面、测验设施发生变 化,都应对考证簿进行补充修订。水文站每10年(公历逢5年份)应对考证簿进行一次全面检查和补充 修订。并应将旧考证簿作为技术档案保存。考证簿的表式内容和填制要求见本规范附录二。第二章设施布设与观测第一节测验断面布设第2.1.1条 堰闸水尺断面应按下列要求布设:一、河、渠堰闸上游基本水尺断面应设在堰闸进口渐变段的上游,其距 离应根据表2.1.1确定。表工1
9、上游基本水尺斯面距堰间距国堰闸总宽上游水尺断面与堰闸的口蒲克斛卜游端距离 相当最大水头倍数)备注<503y当堰闸进口无渐变辕时冰尺 断面距离应从堰口或闸门处篁 起5yA32当堰闸上游水流受到弯道、浅滩等影响可能产生横比降时,则应在两岸同一断面线上分别设立水尺二、水库溢洪闸(道)上游基本水尺断面,应根据下列情况布设:1 .当堰闸上游进水段长度超过表2.1.1 的规定时,则按表2.1.1 的规定设立闸上游水尺断面。2 .当堰闸进口前为开阔水面(如湖泊或水库), 如坝前水尺距堰闸较近(不宜超过500 m) ,且水流不受阻隔时,可用坝前水尺代替堰闸上游水尺。3 .当堰闸上游虽无顺直进水段,坝前水
10、尺距堰闸较远(超过500m) ,坝前水位对堰闸出流反映不灵敏时,则应在堰闸上游进口附近、避开堰闸引起的壅水或跌水影响处,设立专门的上游水尺。三、堰闸下游水位有独立使用价值的,应设立下游基本水尺断面。断面位置应设在堰闸下游水流平稳处,距消能设备末端的距离,应不小于消能设备距堰闸距离的3 倍。 当测流断面设在堰闸下游时,可将下游基本水尺断面与测流断面重合设立。四、 有淹没出流的堰闸,应在闸后淹没水跃区附近设立堰闸下辅助水尺。当设置有困难时,可用堰闸下游基本水尺代替观测。五、当流速仪测流断面与堰闸上下游基本水尺断面相距不远时(两处水位差不大于1cm) ,可用堰闸上下游基本水尺代替;如两断面相距较远,
11、则应专门设立测流断面水尺。第 2.1.2条 隧洞、涵洞(管)水尺断面按下列要求布设:一、洞上游基本水尺断面应设在进水口附近水位平稳处。建筑物进水口附近如已设有其它用途的水尺,则可借用。二、有淹没出流的隧洞、涵洞,应在洞口附近水流平稳便于观测处,设立下游辅助水尺。第 2.1.3条 水电站、电力抽水站水尺断面应按下列要求布设:一、水电站、电力抽水站:站上水尺断面应设于建筑物进水口附近水流平稳便于观测处。站下水尺断面应设于建筑物出水口附近水流平稳便于观测处。二、属于下列情况的水电站和电力抽水站可以不设站下水尺:1 . 计算水头用站上水位减喷嘴中心高程的冲击式水轮机电站。2 .出水管口位于水面以上,用
12、管口中心高程减站上水位计算扬程的电力抽水站。第 2.1.4条 流速仪测流断面应按下列要求布设:一、为对流量系数进行现场率定和检验,应在泄水建筑物的上游或下游附近设立流速仪测流断面。二、流速仪测流断面,宜设在建筑物下游河(渠)道整齐、顺直,水流平稳的河(渠)段上。测流断面距消能设备末端的距离应不小于消能设备距堰闸距离的5 倍。三、当在建筑物下游选择不出适宜的测流断面时,则可在建筑物上游的适宜位置,设立测流断面,并应符合以下要求:1 . 建筑物上游应有足够长度的顺直平缓河段,流速分布正常,处于缓流状态,顺直河段长度,一般应不小于过水断面总宽的3 倍。当堰闸宽度小于5m 时,顺直河段长度应不小于最大
13、水头的5 倍。2 .无闸门的堰,测流断面设于堰上游水流平稳处,与堰进口的距离,应不小于水尺断面至堰的距离。高堰则应避开堰坎对断面垂线流速分布的影3 .有孔流出现的堰闸,测流断面距闸的距离要远一些,要避开闸门阻水对断面流速分布的影响。4 .当闸门经常处于小开度运用,闸前水深较大,流速很小,流速仪难以测定流速时,则不宜将测流断面设于闸上游。5 .在堰闸上游测流时,要特别注意安全,一般不宜用船测流。四、测流断面离开建筑物不宜过远,应避免区间分流或汇入以及河槽调节水量的影响。第二节 观测设备的安装第 2.2.1 条 观测闸门开启高度的设备应按下列要求安装:一、每孔闸门的上边,都应装置便于直接观读闸门开
14、启高度的标尺。闸门开启高度观测标尺的零点,应从闸门关闭时的上边缘开始,向上刻划在闸墩壁上便于观测处,标尺应刻划至厘米,闸门上边缘应装有指针,与标尺刻划相切,对准读数,以保证观测精度。用钢丝绳悬吊的闸门,当用钢丝绳收放长度观测闸门高度时,应注意钢丝绳在开闸和关闸中由于受力不同而有伸缩,特别在关闸时由于钢丝绳的松弛,造成开启高度的观测误差要进行改正。二、弧形闸门的开启高度,应换算为垂直高度,换算方法见本规范附录三。三、用闸门开高指示器或自记仪器观测闸门开启高度时,要求指示器和自记仪能读到0.01m,并经常校正零点位置,以保证观测精度。四、水库输水洞、隧洞、涵洞设置的闸门多数在洞内,难以直接观测闸门
15、的开启高度,可用柔性好的细钢丝绳,系在闸门上,同时用适宜重量的悬锤,将细钢丝绳吊在闸门启闭机房内的定滑轮上,另在悬锤的一旁设置观测闸门开启高度的标尺,标尺应刻划至厘米。当闸门启动时,悬锤下降的距离即为闸门的开启高度。用丝杠启闭的平板闸门,可在丝杠一侧竖立垂直标尺,在丝杠适宜部位设立固定指针,以观测闸门开启高度。第 2.2.2条 水位观测设备、水准点、测量标志等设施的设置要求,均应按照国家标准水位观测标准规定执行。第三节 高程、断面、建筑物尺度测量第 2.3.1 条 一般测量技术要求,精度指标,均应符合现行河流流量测验规范和水文普通测量规范的有关规定。第 2.3.2条 堰顶、 闸 (洞) 底高程
16、, 水电站、 电力抽水站出水管口中心高程,均用四等水准测量。高程测定以后,可根据情况,每隔 510年复测一次,当有变动的迹象时,应随时复测,检验原用高程。高程测量记至0.001m, 取用至0.01m。第 2.3.3条 水工建筑物上下游基本水尺大断面的测量次数要求:冲淤变化较大的河流,每年测量一次;河槽稳定的河流,其水位与面积关系点偏离曲线不超过±2%时,第35年测量一次;闸前后无冲淤变化以及无进水段的堰闸、隧洞、涵闸、水电站、电力抽水站等均可不进行大断面测量。第 2.3.4条 流速仪测流大断面和水道断面的测量次数,按现行河流流量测验规范规定执行。第 2.3.5条 建筑物过水断面宽度,
17、应用钢尺往返精确测量,并分别测记其最高水头变幅内上、中、下三个部位的数值,取其平均数,测量误差要求控制在1 /500以内。当堰闸单孔过水断面宽度大于10m时,绝对误差不超过0.02m。一次测定以后,只在有变动的迹象时,再行复测。建筑物其它有关尺度,如顺水流方向的堰厚,闸墩厚度、长度,闸门高度,弧形闸门的圆弧半径、支点高,消力池(坎)的长、高、宽等,一般均可采用工程竣工后经过核实的资料。当缺少这种资料时,要作实地测量。测量时可用一般的测量仪具,精确到 0.01m。第一次测量以后,只在有变动的迹象时,再行复测。第 2.3.6条 水准点、校核水准点和水尺零点高程的设置及高程测量,大断面测量要求及测量
18、标志的设置,均按照国家标准水位观测标准和现行水文普通测量规范的有关规定执行。第四节 水位、水头观测第 2.4.1 条 使用水尺和自记水位计时的水位观测要求,按国家标准水位观测标准规定执行。另根据水工建筑物水位观测的特点,本规范作下列补充规定:一、人工观测水尺时,在每次闸门开启和关闭过程中(包括开始开闸和开闸终止、开始关闸和关闸终止)及变动前后过程中,一般应每0.51.0小时加测水位一次,待闸门变动终止、水位基本稳定后,再观测水位一次,以后转入正常水位观测。二、淹没出流时,建筑物上下游基本水尺和闸下辅助水尺,必须同步观测。第 2.4.2条 水头观测计算方法如下:一、 上游实测水头( h) , 用
19、建筑物上游基本水尺观测水位减堰顶(闸底)高程求得。二、下游实测水头(hu,用建筑物下游水尺观测水位减堰顶(闸底)高程求得。一、总水头(H)计算用下式:豆=矗+碧(2,4.2-1)式中 H总水头皿h金!I水头皿.ff动能修正系数,一般可用1,彰a一进口段水尺断面处的平均流速,皿%.题值可用实测或推求流量除以进口段水尺断面的过水断面面积而得.当堰闸上游水尺与堰间距离比较远,沿程水头损失达到或超过1 6时,应将实测力头加行近 流速水头改正后,再减沿程损失水头作为总水头,用下式讨算S旧=为 +算一 小2.4,2 2)式中,鼻为沿程损失水头SD,用下式计算:,=卓卫Q-4.2-3式中 L一堰间上游水尺至
20、堰闸的距离,叫%堰闸上游水尺至堰闸间河道断面平均流速,皿为.当堰闸上游河道顺直,河槽宽度一 致时,可用上游水尺断面处的平均流速,如河宽差别较大,则用该河段上下游两个断 面平均流速的平均值.fl河床糙率,«水力半往P矩形河槽宽深比4 >100时用平均水深代替,S 四、水头差(同水位差)(AZ),用上游水位减堰闸下(或闸下游)水位求得。上游水位应包含上游行进流速水头在内。第2.4.3条水头应用应按下列规定执行:一、用于单站现场率定流量系数推求流量时,可用实测水头代替总水头。二、用于流量系数综合,研究流量系数规律,且进口段的行近流速较大(vo>0.361h)时,应采用总水头。第
21、五节 闸门开启高度和开启孔数观测第2.5.1条 每次开闸、关闸及闸门有变动时,应随时测记闸门的开启高度、开启孔数、开启时间及闸孔自左至右的编号。当各闸孔闸门开启高度不一致时,应分别记载其开启高度及闸孔编号。当出现各闸孔闸门开启高度及流态不一致以及闸门两边不等高、闸门漏水等情况时,均应在记载簿的备注栏内注明。当闸门提出水面后,不记开启高度数时,仅记“提出水面”字样。第 2.5.2条 闸门开启高度要求测记至0.01m。第 2.5.3条 应将弧形闸门开启的弧形长度换算为垂直高度,作为弧形闸门的开启高度。闸门落点在堰顶时,以闸门底边距堰顶最高点的垂直距离作为闸门开高;当闸门落点在堰顶下游时,闸门开启高
22、度可有两种计算方法:一种是当用现场率定流量系数推求流量时,仍可用闸门落点在堰顶的开高计算方法计算闸门开启高度。另一种是当用经验流量系数推求流量或作流量系数综合分析时,应用闸门底边距堰面的最短距离作为闸门开启高度,事先可计算出弧形闸门开启角度与开启高度的关系图或关系表,以备查用。第 2.5.4条 用启闭机的记数器测记闸门开启高度时,应经常校正零点,由于悬吊闸门钢丝绳伸缩造成的读数误差,应及时检验校正。第 2.5.5条 闸门开启高度必须由观测人员现场直接观测记载,不得由他人传报记录。第六节 流态观测与判别第2.6.1 条水工建筑物出流有堰流、孔流、管流三种,其中又分为自由流、淹没流、半淹没流。管流
23、可分为无压流、有压流和半有压流。第2.6.2条流态观测以目测为主,当遇到不易识别的流态,以及缺乏流态观测记录时,可辅以有关水力因素的观测资料进行分析计算,确定流态。流态观测应与水位观测同时进行并作记录。第2.6.3条自由孔流和自由堰流分界可按下列方法判别:一、当堰闸闸门或胸墙接触水面对过闸水流起到约束作用时为孔流,闸门或胸墙不接触水面时为堰流。闸门或胸墙是否接触水面,主要由观测员目测确定。二、现场未能观测记录下孔、堰流的分界或观测有误时,可根据堰闸型式和实测的闸门相对开度(e/H)值进行判别:时,为堰流.式中,( “耳)。为孔、堰流分界的临界值为同门开启高度皿濯下列规定采用1L平板门、弧形门宽
24、顶堰(平底)闸的(值平均为46s.2,平板门曲线实用堰驼峰堰同值用品/关系图(见图?,也?-1)查算.&弧形门曲线实用堰闸(门底缘在堰顶)Q/日/值用队行旗(/耳关系图(见图2.6.3底闸声"取关系与图场好砌关系线图4.弧形门曲线实用堰闸(门底缘落于堰顶下游)值用人因关系图3图 2.6.8-2)b线查算.查图时用实测水头和同门开高计算值,从图上查得相应的日为值.第2.9.4条 自由堰流与淹没堰流可按下列方法判别-一,宽顶堰(包括平底间)自由出流时,水面呈两级跌落,从堰口到堰顶有一次跌落,到堰顶下游 又一次跌落.平底闸进口以下有一欷跌落,出闸墩后又一次跌落.下游水头与上游总水头
25、之比 (EHvoa淹没堰流时,下游水位高于堰顶,堰坎下游或闸墩下游水面,无明显跌落现象&下游水头与上 游总水头之比廿团0段二、实用堰中高堰一般均系自由出流,低实用堰淹没度的变化幅度较大,直接观测判别有困难 时,可以取用自由流的经验流量系数 侬公和观测的MH值查图4,2,4中关系线判别临界淹没 点,&/耳封Cd关系线与右边椎的交点即为力五九值#&/日小于临界淹没点即为自由温 儿/H大于临界淹没点即为淹没流.第2.6.5条自由孔流可按下列方法判别:一、宽顶堰闸(包括平底闸)闸下水位低于闸门底边,即闸下水头小于 闸门开启高度(儿0,闸下游水头没有淹没垂直收缩断面,闸孔出流不受
26、 下游水位影响。二、实用堰闸和跌水壁闸,水流过闸后水跃产生在堰壁以下,且堰下水 位低于堰顶。第2.6.6条 淹没孔流可按下列方法判别:一、宽顶堰闸(包括平底闸)闸下出现淹没水跃,水跃前端接触闸门,闸下水头高于闸门底边,即闸下水头大于闸门开启高度(1e)。二、实用堰闸和跌水壁闸,闸下水位高于闸门底边,闸下出现淹没水跃, 水跃前端接触闸门底边。第2.6.7条 半淹没孔流,发生于实用堰闸和跌水壁闸。闸下水位高于堰顶,低于闸门底边,界于自由流和淹没流之间。第2.6.8条 平底平板门闸的孔流与堰流及自由流与淹没流几种流态,均可用图2.6.8进行判别2.6.8中分A、 B、 C、 D、 E 五个区,在应用
27、时,根据实测e/H 和hL/H值,在图上查得纵横坐标值延线交于所在区,即为所求流态。第 2.6.9条 隧洞、涵洞(管)自由管流和淹没管流判别:一、有压、半有压洞(管)出流:主要观测下游洞口是否被淹没,如洞下游出口处水位高出洞顶部,洞口全部淹没即为淹没流,反之洞下游水位低于洞顶,洞口不被淹没即为自由流。二、无压短管出流:当hLA0.75H时,即为淹没流。(儿为洞下游水头,即洞口底板高程与下游水位之差)。三、无压长管出流:均为淹没出流。无压流的长管与短管的判别见第六章第6.3.2条。第 2.6.10条 隧洞、涵洞(管),有压、半有压,无压流判别,可根据洞内水流的充满情况决定。洞内全部为自由水面时,
28、为无压流。洞内全部充满水,没有自由水面,或自由水面很少时,为有压流。洞内自由水面不固定或只有部分自由水面时,为半有压流。当上游洞口露出水面时,则为无压流。当洞内闸门后的管流状况难以直接观测时,可用下列指标判别:一、具有各式翼墙进口。隧洞横断面为矩形或接近矩形:H/D<1.15,为无压流;1.15<H/D<1.5,为半有压流;H/D>1.5,为有 压流。隧洞横断面为圆形或接近圆形:H/D<1.10,为无压流;1.10<H/D<1.5,为半有压流;H/D>1.5,为有 压流。图2.6.E平底平板门祠.阳 &/日关系浅恋判别图二、无翼墙的进口。
29、H/D<1.25,为无压流;1.25<H/D<1.5,为半有压流;H/D>1.5,为有 压流,其中,D为洞高,m。第2.6.11条 有闸门的隧洞、涵洞流态判别,包括孔流与管流的流态和有压、 半有压、无压几种流态判别,应以水头和闸门开高进行判别。当隧洞底坡在 。0.005,洞长与洞高之比L/D在2050的范围内时,可参考图2.6.111 和图2.6.11-2进行流态判别。由于洞涵的出口条件不同,用上图查出的流态亦有差别。在使用图2.6.11-1及图2.6.112时,根据实测H/D和e/D的坐标位置,如交于图中半有 压管流区内,当出口为平底梢,则为有压管流;当出口为跌坎无侧
30、限洞口, 则仍为半有压流。如坐标线交其它区域,流态即为图中所示。® 2+6,11-1方拶涵涮流慝判别图图2.6.112圆形通制洗慝判别图第三章流量系数率定、综合和检验第一节流量系数现场率定第3.1.1条 流量系数现场率定,可用流速仪法实测建筑物出流量和实测水头 (水头差)等水力因素,用水力学公式计算流量系数,通过多次测验,分析流量系数规律,建立流量系数与有关水力因素的相关关系。当一处工程有多种形式的泄水建筑物混合出流时,应分别逐个率定流量系数。第3.1.2条 流量系数现场率定,应符合下列要求:一、每一流量系数关系线或关系式,应积累不少于 3年30次的实测资 料,均匀分布于流量系数相关
31、因素的全变幅内(至少应控制相关因素变幅的75%以上)。当精度符合要求时,所建立的流量系数关系线或关系式可用于 推求流量,以后每隔35年应检测一次。二、当有些建筑物由于水情和运用条件的限制,在短期内难以测得水力 因素全变幅的流量测次时,可以分阶段率定流量系数推求流量。每条流量系 数关系线上流量测次不应少于 20次,点据均匀分布,且控制相关水力因素的变幅不小于实测水力因素全变幅的80%偏离差佰()关系线中上部关釐下部-* ZS±E二类好±10三±10±15表实利流量系数与关系够的 偏离差值百分数注站类划分见第条F站类偏差(%)关系线中上部关系统下部±
32、;3±5三类却±T表3,氢a单站流良系数关系线与 综合或允许偏差三、如当年实测流量不少于 10次,且测点均匀分布,控制实测水力因 素变幅不少于80%,可用当年率定的流量系数推求流量。四、以上二、三款要求定出的流量系数关系线, 可以用于当年推求流量, 但要继续积累实测次数,直至达到第一款的要求时,才算率定完成,以后每 隔35年再作检测。第3.1.3条 现场率定流量系数关系线的实测流量点据,应在相关水力因素变幅内均匀分布密集成带状,75%以上的测点与关系线的偏离相对差值应符合 表3.1.3的要求。第3.1.4条 现场率定的流量系数关系线和关系式,应在实测资料范围内应用。需要延长
33、时,应根据系数曲线的线型特点慎重进行。第3.1.5条流量系数关系线中上部与下部的分界,用相关水力因素变幅的百 分数划分。从关系线底部零开始向上计算,占全变幅30%以下为关系线下部, 以上的为关系线的中上部。第二节 流量系数综合第3.2.1条当进行流量系数综合时,应将各个同类型建筑物和同流态的流量系数与无量纲的水力因素建立相关关系线或关系式。当单站流量系数关系线与建立的综合关系线或关系式的偏差符合表3.2.3的规定时,综合的流量系数可以用于同类型建筑物的流量推算。第3.2.2条 流量系数综合,应在单站流量系数率定的素全变幅的75%以上第3.2.3条 流量系数综合,不得少于3个站的实测资料。参加综
34、合的单站流量系数关系线与综合线的允许偏差,应符合表3.2.3的规定。第三节模型试验和经验流量系数的应用第3.3.1条应用经验流量系数应符合下列规定:一、用经验流量系数时,应严格按照建筑物的型式、结构、边界条件和水力特性选择本规范推荐的经验公式和查算图表确定流量系数,并按规定的应用范围和限制条件使用。二、当用经验流量系数推求低堰流量时,如进口段河梢不顺直平坦,行 近流速分布不正常,应考虑堰前流态影响,可用本规范第4.1.10条的图4.1.10 查进口流态系数进行修正。第3.3.2条 应用模型试验流量系数时,应进行模型缩尺影响的改正。(3,3,2 1)一、对于溢流堰,当模型雷诺数大于 35000时
35、,可不改正,小于35000 时,应借用同类型建筑物实测或试验资料进行改正。在无资料借用时,可用 下式改正:Q=-%1<41 .56 3.71n式中 Q建筑物泄流量/刖垢模型试验流量已按模型缩尺换算成原型流量)向7町&-模型堰顶或闸孔雷诺数,用下式计算.<8,8,2-2)式中b原型建筑物堰口或闸孔棒宽皿4模型长度比尺M 100 M等.V水流运动粘滞系数皿?/却随水温而变,可取水温20 p时的V为0,000001蜡/% 式Q.3.2可写为下式:当他小于6000时,应由现场率定。二、当应用断面模型成果,且建筑物的进水段不顺直,行近流速分布不正常,有偏流等情况时,可用本规范第4.1
36、.10条的图 4.1.10查进口流态系数进行修正。第四节 流量系数检测第3.4.1条 现场率定的流量系数关系线,在使用过程中,应每隔35年进行检测。 在建筑物有变化及发生特大洪水超过原流量系数的率定范围时,应进行检测。检测按下列要求进行:一、经过检测证明流量系数比较稳定,以后可以延长原规定的检测间隔年限,反之应缩短。二、对于边界条件、水力特性都比较稳定的建筑物,如进出口系人工砌筑或岩石,无变化,且为自由出流,经率定,水力因素与流量系数关系不发生变化,可以不进行检测。当发生特大洪水,超过原率定流量系数的应用范围, 或建筑物及其上下游发生某种明显变化迹象时,应对流量系数进行检测。第 3.4.2 条
37、 每条流量系数关系线检测流量的次数应不少于10 次。用检测资料进行 t 检验,检查流量系数关系线的变化。t 检验方法可按水文年鉴编印规范SD244 87 规定执行。第 3.4.3条 同类型综合、模型试验和经验流量系数在使用过程中,有条件时也应进行检测,检测流量次数不少于10 次,测点应均匀分布于水力因素变幅内。应用检测点据建立的水力因素与流量系数的关系线(式)与原关系线(式)比较,当其偏差不超过第3.2.3 条的指标时,仍可用原关系线(式);当超过第3.2.3 条的指标时,则应增加检测次数。如与原关系线(式)差别较大,应对原关系线(式)进行修正。第五节流量系数检验第3.5.1条 流量系数关系线
38、,应进行以下四种检验:一、符号检验:检验所定流量系数关系线两侧测点数目分配的合理性。二、适线检验:按水力因素递增次序,检验实测点偏离曲线正负符号的 排列情况。借以检查定线有无明显系统偏差。作适线检验时,若变换符号次 数多于不变符号次数,则免作此项检验。采用最小二乘法选配曲线方程时, 必须作适线检验。三、偏离数值检验:检验测点偏离关系线的平均偏离值(即平均相对误 差)的合理性。四、t检验:t检验适用于已经应用的流量系数的校测检验,通过校测检验判断原用的流量系数关系线的稳定程度,也可用于相邻年份或相邻时段的临时系数线是分开或合并定线的判断。检验方法及结果处理见水文年鉴编印规范SD244 87。第3
39、.5.2条 流量系数与水力因素关系线测点标准差可用下式计算:3 H£ 笺仃<3.5.2)式中 A测点标准差(取正值,其值一般不应大于定线偏差值(表3*13的数值为q单次实测流量系数工碣一与G相应从关系线上查读的流量系数;QW点总数.第四章堰流流量推算第一节自由堰流第4.1.1条 流量计算可采用下列公式。、通用公式:式中 Q一流量,d/事匹进口流态系数,在低堰进口段流向不正时用,V侧收缩系数;C堰流流量系数, S重力加速度,叫尽¥H-总水头.m, 口过水孑徽,I一堰口单孔宽,以二、用于现场率定流量系数(包括同类综合和模型试验)的流量计算公 式:a = Co4一2式中,C
40、o=KJ C,为含侧收缩系数和进口流态系数的流量系数。凡是实测流量系数和无坎宽顶堰的经验流量系数均用C。第4.1.2条 现场率定(包括模型试验)单站流量系数,可用水头作相关因素, 建立水头与流量系数 HCo关系线。在定出关系线的基础上,可建立下列流 量系数关系式:%=&&#(43.2-1>式中 Cr一待定常数. B-待定指数.当上式不能适应测点的分布规律,应分段建立关系线或按式(4.1.2 2)建立多项式的流量系数关系式:5= A+BR+CJf+Dlf<4,1.2-2>式中,A、B、C、D均为待定常数。第4.1.3条 用现场率定流量系数,作同类型综合时, 应根
41、据不同堰型采用相 对水头作相关因素,分别按下列要求建立流量系数关系线和关系式。一,宽顶堰圈相对水头(印3)与流量系数建立 国d仇关系线 QL图4.1.31,亦可建立下列关系式:5Q.L3 1)式中 6堰顶顺水流方向的厚度,皿二,无坎宽顶堰平底间以用相对水头(印£)与流量系数建立H/L 璃关系线视图亦可建立下列关系式:5=生印工”(4-L3-2)式中 L闸墩长度皿.当上式不能适应测点的分布规律时,应分段建立关系式,或建立与式 (41.22流式相同的三欢四项式.三、低实用堰:用相对水头切。与流量系数建立网7备关系线 GL图4,L32,当运行水头较低时,可建立下列关系式,3=%H/力丹4身
42、一 3)式中 p上游堰高&四,高实用堰,用上游水头与定型水头之比印为与流量系数建立 HJ风q关系线51附图4-6),亦可建立下列关系式.备=。£印品),图41.31宽质电目由流W小&或打人q关系域图01.3-4)式中用一定型水头,叫高、低实用堰在运行水头比较高时,均可用相对水头(H/儿、H/p)与 流量系数建立与式(4.1.22)形式相 同的三次四项式。第4.1.4条 根据现场率定(包括同类型 综合和模型试验)的流量系数推求流量 应符合下列要求:一、各级水位应有足够的流量测点,且测次分布均匀,可以直接建立水 位流量关系线推求流量。二、运行水头与流量系数建立关系 线的站
43、,可从流量系数关系线上查读流 量系数Co值,代入流量计算公式推求流量。也可将流量系数关系式代入流 量计算公式,得到直接推算本站流量的公式第4.1.5条 宽顶堰经验流量系数用下列公式和图表推求:一、有坎宽顶堰:1 .堰口为方角时,流量系数可用下式计算:C = 0.32+0,01 媪+一瓢旧(4,1,5-1)当时,取CE.32。式中 p一上游堰高皿口H总水头2 .堰口为回孤或斜角时,流量系数可用下式计算M+oo】rfe&(41.52)当 茎3.Q时,取3 .侧收缩系数可用下式计算5Ql-JjJlQT/助(4.1.5-3)式中B一行近槽宽,梯形断面采用半深处的宽度皿$b 堰口净宽皿$a系数.
44、墩头为方形,堰口边堤为方形时,口=091墩头为曲线形,堰口边缘为方形、曲 线形或斜角时,仃=00.式4,53翔适用条件:.当犷时,采用犷H=0.2.当"日>3.0时,采用.丸多孔闸过流时,取加权平均值,”李十 一 2>+24U.1.5-4)式中 n间孔数.中墩侧收缩系数,用式(4.1.5计算,取“B=犷(+Q(d为墩厚*£边墩侧收缩系数,也用式4,5-3计算,取b/B=犷<5+而)加为边墩边缘与 上游引渠水边线之间的水平距离X第也可从附表41、附表4-2中查取。二、无坎宽顶堰:根据上游翼墙和闸墩的形状,闸孔宽 b与行近梢宽B的比值等因素,可查以下表确定:1
45、.八字形翼墙平底宽顶堰查附表4一队2,斜角形翼墙平底宽顶堰查附表4-4.乳圆角形翼墙平底宽顶堰查附表4-5.直角形翼墙可查附表4-3中4g=Q栏.若为箔孔同过流,流量系数应按下式计算:Co = CpO-J+G<4,1,5-5)式中 仇中孔流量系数,查表时学用亳代替那为墩厚.G边孔流量系数,查表时,/用代替,奶为边墩边与上游引渠水边线之间的 水平距离.当索孔同,只开少数孔时,屈为边墩边蹑与上游引渠水边线之间的水平 距离#用附表43、附表44和附表4 5查得的流量系数,不再计算侧收缩系数,= 1.0。第4.1.6条 实用堰流量系数与堰型、堰的特征尺寸(标准堰为定型水头Hd,梯形堰为堰顶宽度S
46、,圆顶堰或驼峰堰为顶弧半径 R)、上、下游堰高和溢 流水头H有关,计算方法可依高堰和低堰来区分,因此,计算前应先判别高、 低堰,判别方法见附录四。第4.1.7条 高堰经验流量系数采用下列公式和图表推求:一、克一奥(I型)流量系数可用下式计算:”0.385+0 J蜘奇-0映图 +0,CM7副品上式适用范围F区/用=gl赭*。值还可利用附图4-G查取.町也叫if二J照 堰上游面直立,流量系数可用下式计算事(7=0-385 +0.149-0.040上式适用范围,哥=-18,C值还可利用附图4 6查取三、梯形高堰流量系数可利用附图 4-7查取四、圆顶高堰流量系数可利用附图 4 8查取第4.1.8条 低
47、堰经验流量系数可采用下列公式和图表推求:一、克一奥堰、WES堰(上游面直立)、梯形堰和圆顶(驼峰)堰的流 量系数分别由附图4 9附图4 12查取。二、不属于上述堰型和适用条件时,可按附录四的低堰流量系数计算方法推求。第4.1.9条 实用堰侧收缩系数可按下式计算:产=1一2/为一24赤一1#"等<4,1,91)式中1t间孔数产心、£一中墩和边墩(翼墙)侧收缩系数,需根据堰流条件和间墩情况采用相应的求算方 法.一、高堰的4、£按墩头形式可分别按下式计算.L方舟墩头:分值按表4.L9-1查取&& =瑞国&(4.1,9-3)4 = 0,102
48、,半圆形和尖形中墩当墩头与堰前沿齐平场头与堰前沿的 播1雌人01.O1F0购0.040.02表麻,A1 点值(4,1.9-2)时,4按附图4 13的印国4关系曲线查取(非标准堰的4采用流量系数相当的标准堰值).当墩头前伸于堰上游町,半圆形中墩的4 = 0.00酎尖形中墩的4 = 0.四分之一圆弧边墩多孔间的闭孔两侧按边地计算)的值按式(4.19-3浒算*费按附图4 一 14的吊耳4( R边墩圆张半径关系线查取,或近似采用备=。.0九二、低堰的 -4按下列方法计算:1.4值;低堰的与几何收缩系数叱/=切5+。工相X寸下游堰高 /吗/H.有关. 固定,<与用 关系可近似地用三段直线表示.三段
49、直线有两个折点,相当于 * f T J c乳较小的折点为下折点'相当于f/(fL较大的折点为上折点'下折点以下为低水头区 彼把低水头区和低堰区别开来 .上折点以上为高水头区产上、下折点之间为中水头区.上、下折点位置和低、中、高水头区的4值用下列公式计算:Q)下折点位置;(4,L9-4)2)上折点位置:野(乳=”-3研1-O.OOZ7427.2<1- 2»w一 1骂一山(4,1,95)(3,氐水头区的4 -4 = 0,0125(f/1c419一6)4)高水头区的4 :3=0.01-(一0,闻(1一0,00274忸,21一46_e一1叫瓜式1)(4.1.9-7)5)
50、中水头区的4 :4=001一0.14用/(乳-0®ai.9-8)以上低堰4的计算法适用条件为:Q泮圆形墩头且墩头与堰前沿齐平何近似地用于鱼嘴形墩头。(2) g»,78.(3)1 <-<27,2(1- * +1->27,2(1- - 时,取= 27.2(1-e0,6 + LP2, &值:根据进流条件,由表4,L9-2.查取线型(A、O,再由附图415查取器值,用式(41,9 一3)计算4值.表4.1.2线型判别进流条件边墩、进口形式线型平胤行近水流正碘闸,而曲口边墙彳呼顺.(D进口边墙为扭曲啮,(2)进口圆弧半径聆0,7及g(3)进口圆弧半径8”0.
51、8耳,且进口引渠底宽与阿总朝目当g八字形进口八字骷水流方向的平夹角。甜或。45,而八字墙与边墩 折角处用衣0.17笈的小圆弧修圆A一 般行近水流正向进入堰闸,而且(D进口圆弧衣=10.180.5)国八字墙与水流方向夹角出八字墙与迦撕角处用AA0J7反的小回 弧修即半醐边墩伸出堰前沿长度Z40.8"B不平顺行近水流正向进入堰、间,且进口形式为直角E 4.1.10进口漉态系敷州/叩氏关系与图第4.1.1。条 低实用堰和宽顶堰应用经验流量系数时,如进口 段河槽不顺直,应考虑进口流态的影响,用进口流态系数K对流量 系数进行修正.流态系数应根据进口河槽在平面上的偏流、转向情 况和进流流态综合参
52、数嬴莎包括中墩的墙口总宽 进水渠宽度)查图4.1.W取得.图中,由三根曲线和纵坐标分别构 成三个区域,三区的适用条件如下:一、进水渠顺直,进口对称或基本对称,进流平顺或较平顺,属A 区.二、进水渠短,对称进流但有横向跌流f或有偏流,主流偏角小于 船1,堰前顺直段长度小于?倍进水渠宽度$或主流偏徜大于肺,堰 前顺直段长度大于3倍进水渠宽度,属B区占三、有偏流,主流偏角大于附,堰前顺直段长度小于3倍进水渠 宽度,属区*四、在同一流区,偏角小,堰前顺直段长,水流转向平顺,K取大值反之取小值.第二节淹没堰流第4.2J条 流量计算可用下列公式?一、通用公式Q=(4,2.1-1)式中 T-堰流淹没系数.二
53、、现场率定流量系数(包括同类型合和模型试疆)流量计算公式:加(4,2.1-2)哪(442.1-3)式中 5淹没流量系数,h堰下游实测水头,m.整实测堰上下游水位差 皿Q =(4,2.1-4)式中 Q一用堰下游河道断面分析的流量系数j以一堰下游河道过水断面面积,不】此一堰上游水位与堰下游施距离处)水位差皿.式(4.2.1 4)的运用条件是:(1)平原河道经常处于大淹没度出流的堰。(2)下游河床稳定,与堰顶过水断面有稳定关系。(3)适用于单孔堰,或多孔全部出流的堰第4.2.2条现场率定流量系数关系线和关系式的推求方法如下:一、自由堰流与淹没堰流皆有现场率定资料时,用同一上游水头时的淹没出流的流量除
54、以自由流的流量即得淹没系数(值。用淹没度 A/H与淹没系数(绘制7/H(关系线,如图4.2.2所示。据与/H关系统可以建立下列关系式,式中 2墙上下游水头比,即淹没度F 氐待定常数.I专I 一初始淹没点,即淹没临界值,0待定指数,一般为。,5.二,只有淹没流率定资料时,可将淹没系数与流量 系数合并处理,用式4.2/一3浒算流量系数3P并 建立 典5或加出G关系线和关系式,国4.2.2项海港位系*5牝"Jz。关系与三、当平原河道出现大淹没度出流时,可用式«,2一4冲算流量系数区,并用下游河道中泓 水深4建立无0关系线.亦可建立下列关系式工(4,2,2-2)式中心一待定常数.*_堰下游河道断面中泓水深o-待定指数。第4.2.3条用现场率定流量系数推求流量时,将用流量系数关系线或关系式 查算的流量系数代入相应的流量计算公式推求流量。第4.2.4条 各种堰的经验淹没系数,可根据自由堰流的流量系数(包括侧收缩系数、进口流态系数乘积 KJ
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