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輸引水渠道橫斷面設計水深測試及計算綜合性實驗
發(fā)布者：信息資訊 發(fā)表時間:2020-01-03

一．輸引水渠道橫斷面設計水深測試及計算綜合性實驗的實驗目的：
1. 利用已建試驗模型，通過實驗的操作及對所測實驗數據的研究、分析和計算，培養(yǎng)農業(yè)水利工程專業(yè)的學生對多學科知識如《灌溉排水工程學》、《水力學》和《水工建筑物》等課程的綜合運用能力，及“嚴謹、認真、細致”的科學研究作風，提高學生的綜合動手、工程設計和計算能力，為今后出去工作打下良好的基礎。
2. 溫故《水力學》相似理論及堰流知識。
3. 學會測針使用方法及量水堰測流技術。
4. 通過對輸水渠道在不同流量（加大、設計及最小）情況下不同水深（加大、設計及最?。┑臏y試，加深對渠道橫斷面設計原理的影響。
5. 熟練運用明渠均勻流公式。利用測試數據和渠道的其他已知設計參數（如流量Q，底寬b，邊坡系數m，糙率n和比降i等）對輸引水渠道進行設計、校核。
二．實驗項目簡介：
本實驗主要由水源、進水池、90°三角形量水堰、靜水池、輸水渠道（全長590m）及退水渠等組成。選取樁號0+467～0+530較為平直的渠段作為渠道測試段。
渠道測試段基本參數如下：梯形斷面、漿砌石襯砌、渠深5m、渠底寬度b=8m、邊坡系數m=2、糙率n=0.025、渠底比降i=1/290。本實驗試放流量選取原建設項目二期工程的加大流量163.0m³/s、設計流量141.0m³/s及最小流量56.4m³/s，共三個流量。
三．實驗操作規(guī)程：
1．了解本實驗的基本情況（工程布置、試驗內容及量測設備等）。
2．做好實驗前的準備工作，利用水力學的相似理論知識，計算出試驗模型的有關比尺、相應的模型流量值和測針讀數值。
3．根據堰流公式計算繪制量水堰水頭H – 流量Q關系曲線及學會測針使用方法。
4．依次試放三個不同的設計流量（可由大到?。?。開水泵，緩慢啟動閘門調節(jié)至所需測試流量。
5．待流量穩(wěn)定后，量測不同流量情況下樁號0+467～0+530渠段間的設計水深，將實測數據記入測試表格。
四．實驗內容整理：
1 根據《水力學》相似理論，模型按重力相似準則設計，本實驗項目模型比尺主要選擇為：幾何比尺λ_L；流量比尺λ_Q =λ_L^2.5。
2 堰流公式采用南京水利科學研究院標準地秤校正后的擬合經驗公式：

①
式中 Q ----- 流量（m³/s）；
H ----- 堰口水頭(m)。
3 利用模型幾何比尺將所測水深值換算成實際水深值（h）。
4．根據已知的輸引水渠道橫斷面設計參數(Q，b，m，n，i等)及換算的實際水深值h，利用明渠均勻流公式

對原流量進行校核計算。
明渠均勻流公式是個高階隱函數方程，含有渠道底寬b和水深h兩個未知數，不能直接求解。在實際設計中，常采用試算或圖解法求解。該公式表述如下：

②
式中 Q ----- 渠道設計流量（m³/s）；
A ----- 渠道過水斷面面積（m²），梯形斷面渠道，

；
R ----- 水力半徑（m），

，式中x為濕周，

；
C ----- 謝才(Chezy)系數（m^0.5/s），采用曼寧(Manning)公式

進行計算，式中n為渠道糙率；
i ----- 渠底比降。
5．計算不同設計流量情況下的設計水深值（或試放流量值），與實測水深值（或實測計算流量值）相比較，分析數據成果，進行誤差分析。
6．應利用計算機技術編程計算或列表計算。
7．繪制輸引水渠道橫斷面圖。
8．及時編寫實驗報告，要求文、圖、表并茂。
五．實驗報告內容：
1．實驗目的；
2．實驗設備；
3．實驗內容（實驗數據、計算數據等）；
4．成果及分析（圖、表等）；
5．實驗建議與心得。
六．參考表格（實驗數據記錄計算表）與儀器設備表：
表1 輸引水渠道設計水深測試計算表

項目	1	2	3
模型水深（m）
實際水深(m)
備注	測試人員：測試日期：

表2 輸引水渠道設計流量測試計算表

項目	1	2	3
測針讀數(cm)
模型流量(L/s)
實際流量(m³/s)
備注	測試人員：測試日期：

表3 渠道實驗儀器設備表

儀器設備名稱	規(guī)格型號	數量	用途
水泵	離心式	1臺	加壓
量水堰	90°	1個	測流量
測針	40cm	1個	測流量
渠道模型	自制(590m)	1套	輸水及觀測
鋼板尺	20cm	1把	測水深

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