末级渠道测控闸门自由出流流量模型试验研究

作     者：刘恬恬 吴文勇 胡雅琪 李子明 

作者机构：中国水利水电科学研究院水利研究所 

出 版 物：《水利学报》 (Journal of Hydraulic Engineering)

年 卷 期：2025年第02期

页      面：253-265页

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：“十四五”国家重点研发计划课题项目(2022YFD1900804) 

主　　题：测控闸门 流量系数 量纲分析 精度评价 末级渠道量水 

摘      要：当前农业灌溉末级渠道出口无测流设备或者设备精度偏低,获得的出口流量误差较大,以致难以实现渠系的智能配水任务。为此研制开发了一套可以精确测量末级渠道出口流量的测控闸门设备。本文分析了测控闸门的水力特性,并对测控闸门不同开度e下的流态进行了辨识,之后基于布金汉（Buckingham）定理和最小二乘法,建立了闸门结构测流模型,最后对模型精度进行了分析评价。研究结果表明:测控闸门相对开度较高时,过闸水流为堰流,反之为孔流,两者流态转变的阈值临界相对开度（e/H）c为1.033;根据测控闸门不同开度所构建的闸门测流结构的流量计算模型的相对误差平均值为4.7%,比矩形薄壁堰测流公式的计算精度平均提高26.3%,孔流模型误差小于2.9%;测控闸门的e/Hc0.14时,为大孔口出流,孔口流量系数为0.7;反之为小孔口出流,孔口流量系数为0.846。研究成果可为末级渠道智能闸门流量监控技术的精度提升提供借鉴。