堰槽量水理论与技术

目录
译者序
第1章 量水概况及长喉槽 1
1.1 量水需求现状 1
1.2 明渠临界流及量水设施 1
1.3 长喉槽的发展历史及优点 3
1.4 长喉槽的构造 4
第2章 设计要点 10
2.1 简介 10
2.2 自流出流的水头损失 10
2.3 必要超高 14
2.4 测流范围 15
2.5 尾水渠 16
2.6 泥沙输运能力 17
2.6.1 推移输运与悬移输运 17
2.6.2 床沙质与冲泻质 18
2.6.3 避免泥沙淤积 19
2.7 漂浮物与悬浮物的输运 20
2.8 准确度与精密度 21
2.8.1 系统误差 22
2.8.2 随机误差 22
2.8.3 疏忽误差 22
2.8.4 归零误差 22
2.8.5 藻类的生长 23
2.8.6 水尺读数误差 23
2.8.7 静压井的水位滞后误差 24
2.8.8 施工偏差 24
2.8.9 误差合成 24
2.9 量水设施的灵敏度 26
2.10 量水设施的灵活度 26
2.10.1 灵活度为1.0时 27
2.10.2 灵活度小于1.0时 28
2.10.3 灵活度大于1.0时 29
2.11 测点位置选取 30
2.11.1 渠道上游所需行近渠段长度 30
2.11.2 其他选址要点 33
2.12 测量设施的选取 33
第3章 堰槽种类及施工方法 35
3.1 简介 35
3.2 小型衬砌渠道量水设施 37
3.2.1 现浇量水槽 39
3.2.2 预制量水槽 42
3.2.3 临时量水槽 44
3.2.4 便携式量水槽 48
3.3 小型土渠中的量水槽 53
3.3.1 现浇量水槽 55
3.3.2 预制量水槽 61
3.3.3 便携式及临时量水槽 63
3.4 大型渠道量水设施 70
3.4.1 梯形控制段 70
3.4.2 三角形控制段 71
3.4.3 复杂形状的控制段 73
3.5 活动堰 73
3.5.1 活动堰类型 74
3.5.2 埋件安装 76
3.5.3 启闭装备 79
3.5.4 模型施工图 84
3.6 分水设施 86
3.7 堰中排水管 88
第4章 水位测量 90
4.1 简介 90
4.2 水位测量装置选择 91
4.3 水位计 92
4.3.1 测针 92
4.3.2 测尺 92
4.3.3 水尺 92
4.4 自动水位记录仪和水位传感器 93
4.4.1 淹没式压感水位计 94
4.4.2 压力球式水位计 94
4.4.3 气泡水位计 95
4.4.4 超声波水位计 96
4.4.5 浮子水位计 97
4.4.6 水位传感器的校准 99
4.5 流量统计和记录 100
4.6 静压井 101
4.6.1 建造 102
4.6.2 防冻保护 105
4.7 百叶箱 105
4.8 活动堰的水头测量 107
4.8.1 水位计和标尺 107
4.8.2 自动记录仪 108
4.9 水尺定位与零点设置 109
4.10 便携式结构的操作 114
4.10.1 附加静压井 115
4.10.2 自由水位传感管 115
第5章 量水堰槽设计 117
5.1 简介 117
5.2 设计标准 118
5.3 目标渠道要素的定义 118
5.3.1 测流范围 119
5.3.2 确定目标渠道的水位流量关系 119
5.3.3 现有渠道的弗劳德数 123
5.3.4 现有渠道超高 124
5.4 量水槽设计目标和问题 125
5.4.1 收缩段变化的方法 125
5.4.2 水头损失设计目标 126
5.4.3 精确度考虑 128
5.5 适用于常见渠道的标准槽型 128
5.5.1 梯形喉道结构 128
5.5.2 矩形喉道结构 135
5.5.3 三角形喉道结构 138
5.5.4 涵管中的量水堰 138
5.5.5 活动堰 140
5.5.6 便携式结构 142
5.6 量水槽的设计流程 143
5.6.1 堰槽的设计步骤（反复尝试） 143
5.6.2 设计时用到的不等式 145
5.6.3 槽纵向尺寸的要求 146
5.6.4 在梯形衬砌渠道中标准宽顶堰的选择 147
5.6.5 土质渠道中矩形宽顶堰的选择 150
5.6.6 无法达到设计标准时的对策 153
5.7 使用WinFlume进行常规量水堰槽设计 156
第6章 长喉槽的水力学原理及水力计算 157
6.1 连续方程 157
6.2 伯努利能量方程 158
6.3 临界流 162
6.3.1 临界流方程 162
6.3.2 计算理想水体的水头流量关系 164
6.3.3 临界流的收缩量 166
6.3.4 棱柱形控制段的水头流量方程 168
6.3.5 原理简化的缺陷 169
6.4 试验得出的水深流量方程 170
6.4.1 H1/L对流量系数Cd取值的影响 177
6.4.2 流量系数Cd的取值和其值的精确度 178
6.4.3 行近流速系数的值 180
6.4.4 根据试验计算水头流量关系 180
6.4.5 调整Cv的率定表 181
6.4.6 由弗劳德模型来扩展水槽流量计算 182
6.5 采用计算模型进行水位流量关系校正 183
6.5.1 能量损失引起水头流量的校正 183
6.5.2 速度分布的影响 186
6.5.3 流动计算的准确性和H1/L的范围 187
6.5.4 用模型计算水头流量关系 188
6.5.5 计算临界流所需的收缩量 188
6.6 量水建筑物的水头损失 189
6.6.1 保持临界流 189
6.6.2 确定淹没点（允许下游水位） 192
第7章 量水建筑物下游端 196
7.1 简介 196
7.2 消能设施 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 抛石护坡 203
7.3.1 确定抛石护坡中抛石的尺寸 203
7.3.2 抛石下方的填筑材料 205
第8章 WinFlume软件应用 208
8.1 简介 208
8.2 系统配置要求 208
8.3 软件获取 209
8.4 软件安装 209
8.4.1 网络下载版 209
8.4.2 CD-ROM版 209
8.5 程序启动 209
8.6 软件应用 210
8.6.1 率定已建量水堰槽 211
8.6.2 设计新的长喉槽 211
8.6.3 数据输入要求 211
8.6.4 修订追踪 212
8.6.5 使用撤销功能 212
8.6.6 程序输出 213
8.6.7 文件处理 213
8.6.8 打开FLUME 3.0创建的设计方案 213
8.7 数据输入向导 214
8.7.1 开启和使用向导 215
8.7.2 确认用户名 215
8.7.3 选择单位制 216
8.7.4 堰槽形式和材料选择 216
8.7.5 底部轮廓编辑 217
8.7.6 渠道和长喉槽横断面编辑 219
8.7.7 测流范围和尾水深设置 220
8.7.8 水位测量装置和允许测流精度选择 223
8.7.9 超高设置 224
8.7.10 长喉槽设计保存 225
8.8 长喉槽设计 225
8.8.1 设计准则 225
8.8.2 水头损失目标及权衡 227
8.8.3 分析备选方案 228
8.8.4 使用设计模块改善设计方案 231
8.8.5 设计评估报告使用 231
8.8.6 修改长喉槽设计以满足设计准则 232
8.8.7 利用流量表报告改善设计 234
8.8.8 复式控制段建筑物设计问题 234
8.8.9 寻求合理渐变段长度的难点 234
8.8.10 寻求及评估备用方案的思路 236
8.9 输出 237
8.9.1 长喉槽图形输出 237
8.9.2 长喉槽数据报告 238
8.9.3 当前设计评估 238
8.9.4 流量表及曲线 239
8.9.5 长喉槽理论值与实测值比较 241
8.9.6 从数据记录仪得到水位流量方程 242
8.9.7 生成水尺 244
8.10 程序选项 247
8.11 长喉槽尺寸建议值 248
8.11.1 引渠段长度 248
8.11.2 渐变段长度 248
8.11.3 控制段长度 248
8.11.4 下游扩散比 249
8.12 警告及错误信息 249
参考文献 252
附录1 单位转换因素 258
附录2 术语 262
附录3 流量表 264