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  • 输引水渠道横断面设计水深测试及计算综合性实验


  • 发布者:信息资讯 发表时间:2020-01-03
  • 一. 输引水渠道横断面设计水深测试及计算综合性实验的实验目的:
    1. 利用已建试验模型,通过实验的操作及对所测实验数据的研究、分析和计算,培养农业水利工程专业的学生对多学科知识如《灌溉排水工程学》、《水力学》和《水工建筑物》等课程的综合运用能力,及“严谨、认真、细致”的科学研究作风,提高学生的综合动手、工程设计和计算能力,为今后出去工作打下良好的基础。
    2. 温故《水力学》相似理论及堰流知识。
    3. 学会测针使用方法及量水堰测流技术。
    4. 通过对输水渠道在不同流量(加大、设计及最小)情况下不同水深(加大、设计及最小)的测试,加深对渠道横断面设计原理的影响。
    5. 熟练运用明渠均匀流公式。利用测试数据和渠道的其他已知设计参数(如流量Q,底宽b,边坡系数m,糙率n和比降i等)对输引水渠道进行设计、校核。
    二. 实验项目简介:
    本实验主要由水源、进水池、90°三角形量水堰、静水池、输水渠道(全长590m)及退水渠等组成。选取桩号0+467~0+530较为平直的渠段作为渠道测试段。
    渠道测试段基本参数如下:梯形断面、浆砌石衬砌、渠深5m、渠底宽度b=8m、边坡系数m=2、糙率n=0.025、渠底比降i=1/290。本实验试放流量选取原建设项目二期工程的加大流量163.0m3/s、设计流量141.0m3/s及最小流量56.4m3/s,共三个流量。
    三.实验操作规程:
    1.了解本实验的基本情况(工程布置、试验内容及量测设备等)。
    2.做好实验前的准备工作,利用水力学的相似理论知识,计算出试验模型的有关比尺、相应的模型流量值和测针读数值。
    3.根据堰流公式计算绘制量水堰水头H – 流量Q关系曲线及学会测针使用方法。
    4.依次试放三个不同的设计流量(可由大到小)。开水泵,缓慢启动闸门调节至所需测试流量。
    5.待流量稳定后,量测不同流量情况下桩号0+467~0+530渠段间的设计水深,将实测数据记入测试表格。
    四.实验内容整理:
    1 根据《水力学》相似理论,模型按重力相似准则设计,本实验项目模型比尺主要选择为:几何比尺λL;流量比尺λQ =λL2.5
    2 堰流公式采用南京水利科学研究院标准地秤校正后的拟合经验公式:
                            ①
    式中  Q ----- 流量(m3/s);
    H ----- 堰口水头(m)。
    3 利用模型几何比尺将所测水深值换算成实际水深值(h)。
    4.根据已知的输引水渠道横断面设计参数(Q,b,m,n,i等)及换算的实际水深值h,利用明渠均匀流公式对原流量进行校核计算。
    明渠均匀流公式是个高阶隐函数方程,含有渠道底宽b和水深h两个未知数,不能直接求解。在实际设计中,常采用试算或图解法求解。该公式表述如下:
                              ②
    式中  Q ----- 渠道设计流量(m3/s);
    A ----- 渠道过水断面面积(m2),梯形断面渠道,
    R ----- 水力半径(m),,式中x为湿周,
          C ----- 谢才(Chezy)系数(m0.5/s),采用曼宁(Manning)公式进行计算,式中n为渠道糙率;
          i ----- 渠底比降。
    5.计算不同设计流量情况下的设计水深值(或试放流量值),与实测水深值(或实测计算流量值)相比较,分析数据成果,进行误差分析。
    6.应利用计算机技术编程计算或列表计算。
    7.绘制输引水渠道横断面图。
    8.及时编写实验报告,要求文、图、表并茂。
    五.实验报告内容:
    1.实验目的;
    2.实验设备;
    3.实验内容(实验数据、计算数据等);
    4.成果及分析(图、表等);
    5.实验建议与心得。
    六.参考表格(实验数据记录计算表)与仪器设备表:
    表1                输引水渠道设计水深测试计算表

    项目 1 2 3
    模型水深(m)      
    实际水深(m)      
    备注 测试人员:                        测试日期: 
      表2                 输引水渠道设计流量测试计算表
    项目 1 2 3
    测针读数(cm)      
    模型流量(L/s)      
    实际流量(m3/s)      
    备注 测试人员:                  测试日期:
     表3                 渠道实验仪器设备
    仪器设备名称 规格型号 数量 用途
    水泵 离心式 1台 加压
    量水堰 90° 1个 测流量
    测针 40cm 1个 测流量
    渠道模型 自制(590m) 1套 输水及观测
    钢板尺 20cm 1把 测水深

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