冯家山干渠测流中边坡部分流速系数的确定

    流速的测定,对计算断面流量极其重要,但流速的测定和边坡部分流速系数选用关系极大。选边坡部分平均流速系数这又与测流断面的垂线布置、水深、水面宽、内边坡坡比等关系极为密切。冯家山灌区由于干渠全部衬砌,并参照以往的试验资料,在全灌区对边坡部分平均流速系数一律采用0.8。

    1　冯家山灌区测流的有关规定

    冯家山水库干渠流速测定采用比较先进的直读式流速仪来施测流速,从而计算断面过流量和水量,这种方法省时省力、便于操作,而且测量效果好。在具体作法上要求做到以下几点:

    (1)科学合理的布设测流断面。冯家山水库干渠共设11个固定的测流断面(包括总干、北干、南干),根据测流断面布设的有关规范规定,这些断面一般选在渠段顺直、水流平缓均匀、横断面与水流方向垂直且每个断面尽可能规则稳定的地方。

    (2)确定测线(即测速垂线)。测线数目的确定视水面宽度而定[1](水面宽度与水位有关,也可根据水位来确定),一般水面宽度为1.5～5 m时设3～5条测线,水面宽度为5～15 m时设5～9条测线。

    (3)量测过水断面。冯家山水库干渠过水断面均为规则的梯形断面,且位置都为固定的,因此,在不行水的情况下,经过实际测量,可确定出每个断面的渠底宽度、边坡比等部分参数,然后在行水施测时,观测断面水位,确定水面宽度。这种办法需每年至少对断面尺寸进行一次实际校核。

    另外,在常年行水的断面施测时(例如灵化、铧角堡常年承担向城市、二电供水任务),可用直杆确定并量出渠底宽度,再用吊锤找出水面宽度;同时观测该断面处的水位,或用专用木制或竹制测深杆量测水深。

    (4)施测流速。在断面和测线确定之后,根据有关规定选用几点法测速,一般在0.4 m～1.0 m时采用一点法或两点法,大于1.0 m时采用三点法或五点法。然后根据不同的仪器,选用不同的仪器常数即K、C值,由于是直读式流速仪,因此可直接在显示器上读出某点的点流速。

    2　确定边坡部分平均流速系数α值

    为了确定实际测定的边坡部分流速系数α值,选取总干灵化、槐原、北干渠首、南干渠首几个具有代表性的断面为例进行分析计算。渠道断面水位不变,两边测线的条数相同时,边坡部分平均流速系数α值计算如下(以灵化断面为例进行说明,其它断面类似,不再列举),灵化水位H=3.28 m的断面测线布置示意图如图1。

    灵化水位H=3.28 m时设置基本测线为5条,间距1.25 m,两边边坡部分各加设8条测线,间距为0.42 m,按灌区测流规定要求施测断面边坡部分平均流速。然后根据公式(1)来确定边坡部分流速系数α值[2]: