探索平原堰闸线性率推算流量的策略

探索平原堰闸线性率推算流量的策略

周翔 王靖

湖北省孝感市水文水资源勘测局， 432000

摘要：堰闸的修建是为了帮助当地在多雨时节宣泄无法处理的洪水或是用于干旱时节的引水灌溉，堰闸的存在对于当地的人民生产生活有着重要的意义。尤其是在平原地区这种水闸或溢流坝等泄水建筑物存在比较多的地区，对堰塘进行流量推算可以帮助相关人员和部门对当地的水文情况有更深的了解。所以本文分析了平原堰闸测量流量的一些方式，希望帮助相关人员对平原堰闸线性率推算流量的策略研究工作有进一步地发展。

关键词：平原堰闸；线性率；推算流量

引言：堰闸是一种控制型建筑物，其主要用于控制水位和流量。堰闸的流量数据是一个非常重要的监测数据，它可以为当地防汛抗旱和水资源评价服务提供可靠的依据，所以如何根据堰闸的型式、闸门开启情况等数据选择合适的加算公式来更加准确推算出通过堰闸的水量是监测人员一直在研究的课题。

一、堰闸流量推算的重要性

堰闸这一建筑物自古以来就是我国水利工程的重中之重，尤其是在平原地区容易遭受洪水的情况下，堰闸的建筑以及后续对其数据的收集测定都是一项非常重要的工作。堰闸的流量数据可以帮助当地更好地掌握气候、防洪能力等，从而提升当地的防洪能力，在雨水比较多的时节，当地政府可以及时做出合理的应对，最大限度地减少自然灾害的发生。除此之外，堰闸的流量给以给当地政府开发项目时更多的帮助，比如建设新项目时对周围环境的考察阶段，堰闸的流量数据就能准确地反映周围的水文情况，这些对于建筑方来说是非常重要的施工数据。在一些容易发生干旱的时节，相关测量监控人员也可以通过堰闸的流量数据来敏感地察觉水量是否足够，是否会容易出现干旱情况，这样政府就可以预先做出蓄水等应急策略，防止干旱带来的影响。平原地区一向都是我国种植粮食的重要区域，在平原地区的种植过程中，洪涝和干旱是两个影响巨大的自然灾害，一旦发生了自然灾害，种植区域的粮食就会收到波及，造成粮食减产，当地经济收入下降，农民的生活也难以得到保障。所以准确推算出平原堰闸的流量并根据流量数据对自然情况进行分析对于平原区域来说是一件非常重要而且有意义的工作。

二、平原堰闸线性率推算流量的方法及条件

堰闸流量推算是一个复杂的过程，这个过程中涉及到很多方面的因素，计算过程中也有很多公式进行选择，如何融合多种因素对流量推算的影响并选择合适的计算公式来计算平原堰闸的流量是一个相关工程测量计算人员一直在积极研究的课题。所以在对平原堰闸进行线性率推算流量之前就要首先掌握堰闸测流的方法及条件，在这一方面，相关工程测量计算人员要想对堰闸进行流量推算首先要分析堰闸自身的一些特点，比如水流流态等因素，然后根据对应的水力学公式来计算出不同出流情况下水力因素与流量系数的相关关系，然后再推算出堰闸的过水流量。堰闸测量其流量的主要方法是利用已有的水闸建筑物 ，通过测量堰闸上游的水位和堰闸下游的水位这二者与堰顶高处的水位差以及水头闸门开启高度这一水力因素 ，测出其线性率和流量系数 ，最后利用水力学公式成功得出流量。开展平原堰闸进行线性率推算流量的工作之前，需要注意的一个方面是要判断堰闸是否具备相关的计算条件，只有满足了平原堰闸线性率推算流量的基本条件，才能选择对应的计算方法来进行流量推算。具体来说要使用这些方法需要堰闸满足的条件有以下这些，首先是堰闸建筑物自身的高度和设计结构等方面产生的水流控制能力，在这一点上要对平原堰闸进行线性率推算流量就需要堰闸具备对水流额垂直和水平的控制能力，这样才能使得水面因为较大的局部降落从而具备一定的水位差。除此之外对于堰闸的顺直河段也有一定的要求，具体来说就是对于堰闸上游区域，在进水河段需要存在一定长度的顺直河段来让堰闸产生一定的缓流，这个顺直河段的顺直区域的长度通常来说应该大于过水断面的三倍才能满足平原堰闸进行线性率推算流量的测量条件。而对于那些存在着淹没出流情况的平原堰闸，对于顺直河段的顺直区域的长度则是不同的，按照通用测量条件来看，存在着淹没出流情况的平原堰闸中进水的一段顺直河段的顺直长度应该大于过水断面总宽的两倍才满足平原堰闸进行线性率推算流量的测量条件。

三、平原堰闸线性率推算流量的公式

传统的堰闸流量计算方法是先进行孔流、堰流判别，再根据相应的经验公式进行计算，其孔、堰流判断条件为闸门的相对开度e/H[2]。而对于平原堰闸来说，这种方式有很多值得借鉴的地方，相关的公式原理也能对平原堰闸进行线性率推算流量方式有所启发。而在掌握了平原堰闸进行线性率推算流量的方法及条件之后就可以对平原堰闸进行线性率推算流量了，这一步首先需要计算出其线性系数，线性系数是平原堰闸线性率推算流量方法中的一个重要计算数值，只有首先明确了这一线性系数，才能在接下来的计算公式中得出一个更加准确的结果。通常来说，这一线性系数的计算需要根据对堰闸类型和水的流态进行分析才能得到，这就需要结合堰闸的基础知识来对堰闸类型进行判断以获得更好的计算效果。以平原堰闸的线性系数来说，对于平原地区而言，其水的流态一般是自由式孔，堰流部分为淹没或半淹没孔，在掌握了这种孔流类型的基础上才可以开始进行流量系数的计算。当水的流态为自由式孔流时，可以使用的公式为Q=mBeH。在这个公式中 Q代表的是堰闸的流量，也就是我们所要推算得出的结果，他的单位是米/每秒；m就是指的我们要首先计算的系数，它往往受到平原堰闸类型、结构、高度等等设施条件的影响；B是闸门的宽度，值得注意的是这个宽度需要是闸门的总净宽，它的单位是米； H则代表堰闸上游的水头，单位也是米；e表示闸门维持在开启状态时测得的高度，单位为米。除此之外当堰闸处于一种淹没半淹没状态时，平原堰闸进行线性率推算流量则需要额外在公式中加入一个数值，即淹没系数值。这个淹没系数值需要被之前没有处于淹没半淹没状态所得出的计算公式所乘，而这个系数值得确定往往由之前进行的水工模型试验数据提供。在平原堰闸进行线性率推算流量的过程中，还要考虑到不同的泄流方式带来的影响。堰流和闸孔出流是水利枢纽常见的两种泄流方式。其出流形式分为自由出流和淹没出流两类。淹没出流时需要用淹没系数对流量计算公式进行修正[1]。但无论是哪种泄流方式，堰流或孔流等都需要首先确定相关的系数，比如淹没系数和线性系数，这几个系数的值从计算公式和理论知识上来看是可以由一定的公式计算得来的，但是这些公式和理论知识在实际运用的过程中，往往会受到不同堰闸的结构，高度、水情况等条件得干扰和影响，从而在不同程度上对水流计算产生影响，使之出现一定得偏差。所以目前进行推算时所需要得一些系数往往通过实际测量而来，这种方式是通过实际测得的流量数据来反向推算相关的计算系数，这也是一种常见的计算方式。

四、结束语

综上所述，堰闸是我国一个重要的水利工程，从古代开始我国人民就开始修建堰闸来泄洪、蓄水，充分发挥了劳动人民的智慧。而进入现代，堰闸在之前的泄洪、蓄水功能之外还增添了更多的属性，通过计算机和互联网，我们可以更方便地收集到水文观测的一些数据，并利用这些数据计算出更多有用的内容，从而充分发挥堰闸对人民的保障作用。在平原区域，堰闸更是肩负着保护粮食免受自然灾害，保护人民生产生活的重要责任，所以积极研究平原堰闸线性率推算流量的方法、条件和策略是当代相关研究、工作人员应该承担的时代使命。

参考文献

[1]李占松,师冰雪.堰闸出流淹没系数可信度评价[J].科技创新与应用,2016(26):39-40.

[2]侯冬梅,王才欢,刘毅.调水工程输水渠道堰闸流量计算方法探讨[J].长江科学院院报,2013,30(08):79-83.