GB/T 21303-2017 灌溉渠道系统量水规范

　　ICS 93 . 160 P 57

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 21303—2017

　　代替 GB/T 21303—2007

　　灌溉渠道系统量水规范

　　Specificationsforwatermeasurementofirrigationcanalsystem

　　2017-1 1-01 发布 2018-05-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 21303—20 17

　　GB/T 21303—20 17

　　图 22 Cv 和比值CD A*/A1 的函数关系…………………………………………………………… 39

　　GB/T 21303—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准代替 GB/T 21303—2007《灌溉渠道系统量水规范》，与 GB/T 21303—2007 相比，除编辑性修改和准确性修改外，对原标准框架、结构进行了调整，其主要技术内容变化如下：

　　— 对术语和定义，修订为 30 条，其中保留完善 27 条，新增 3 条，删减 27 条;

　　— 保留并完善了 GB/T 21303—2007 中反映灌溉渠道系统量水特色的“灌溉渠道系统量水站网布设”“标准断面量水”和“渠系建筑物量水”等主要内容;

　　— 增加了“量水方法”和“量水基本要素”两个章节;

　　— 将 GB/T 21303—2007 中的“堰槽量水”分别设为“量水堰量水”和“量水槽量水”两章;

　　— 在量水堰量水中增设“U形渠道抛物线形量水堰板”，修正“长喉道量水槽”对“量水槛”的包含关系，将“量水槛”纳入量水堰量水中;

　　— 在量水槽量水中增设了“机翼型量水槽”和“长喉道量水槽”量水方法和要求，强化了灌溉渠道系统量水槽量水的主要方法;

　　— 在“仪表量水”中新增了“电子水尺”量水方法和要求，以满足灌溉渠道系统自动化量水和特定的使用环境技术要求;

　　— 将近年来国外一些新的量水设备和国内一些传统量水方法作为资料性附录予以列出;

　　— 将 GB/T 21303—2007 第 10 章“流量测量不确定度估算”作为资料性附录予以列出;

　　— 以“观测实施与资料整理”替代 GB/T 21303—2007 中“灌溉渠系量水管理”，并删除了原标准中的行政管理规定条文，突出了渠系量水的技术要求。

　　本标准由水利部提出并归口 。

　　本标准起草单位：中国灌溉排水发展中心、中国农业大学、西北农林科技大学、武汉大学、河北省石津灌区管理局、浙江省水利河口研究院、中国农业科学院农田灌溉研究所、陕西省泾惠灌区管理局。

　　本标准主要起草人：谢崇宝、张昕、李铁光、邱流潮、马孝义、王晓玲、管光华、郭宗信、郑世宗、高峰、党永仁。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

　　—GB/T 21303—2007 。

　　GB/T 21303—20 17

　　灌溉渠道系统量水规范

　　1 范围

　　本标准规定了灌溉渠道系统量水的主要技术要求，主要量水设施及仪器的使用方法、要求和指标。本标准适用于新建、扩建、改建和续建的灌溉渠道系统量水，也适用于排水系统量水。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 778(所有部分) 封闭满管道中水流量的测量

　　GB/T 11828(所有部分) 水位测量仪器

　　GB/T 50095—2014 水文基本术语和符号标准

　　GB 50179 河流流量测验规范

　　CJ/ T 122 超声多普勒流量计

　　JB/ T 9248 电磁流量计

　　SL 56 农村水利技术术语

　　SL 482 灌溉与排水渠系建筑物设计规范

　　ISO 772 水文测验 术语和符号(Hydrometry—vocabulary and symbols)

　　3 术语和定义

　　GB/T 50095—2014、SL 56、ISO 722 界定的下列术语和定义适用于本文件。 为了便于使用，重复列出了以下术语和定义。

　　3.1

　　灌溉渠道系统 irrigationcanalsystem

　　由干渠、支渠、斗渠和农渠及其附属建筑组成的固定灌溉渠道网络。

　　3.2

　　量水 watermeasurement

　　确定通过某一已知断面的水体随时间变化的物理量的过程。

　　3.3

　　水尺 staffgauge

　　安装在测站用来观测渠道水体水位的标尺。

　　3.4

　　堰顶水头 headovertheweir

　　在堰上游某一点所测量的堰顶最低点以上水体的高度。

　　3.5

　　流量 discharge

　　单位时间内通过河流、渠道或管道某一过水断面的水体体积。

　　GB/T 21303—20 17

　　3.6

　　流量系数 dischargecoefficient

　　在流量公式中，表达实际流量与理论流量相联系的系数。

　　3.7

　　量水站网 water-measuringstationnetwork

　　将量水测站按灌溉渠道系统位置组成的分布网。 量水测站主要包括渠首测站、分水测站、配水测站和专用测站。

　　3.8

　　测量断面 measuringsection

　　进行水深和流速测量的明渠横断面。

　　3.9

　　标准断面测流 standardsectionflow measurement

　　选择顺直渠段上某一断面，用流速仪率定通过该断面流量与水位的关系，利用该关系，根据水位读数测出渠道流量的方法。

　　3 . 10

　　量水建筑物 water-measuringstructures

　　用于测量渠道流量的建筑物。

　　3 . 1 1

　　涵闸量水 culvertorsluicewatermeasurement

　　利用涵洞或水闸量测流量的方法。

　　3 . 12

　　渡槽量水 aqueductwatermeasurement

　　利用渡槽量测水位确定流量的方法。

　　3 . 13

　　倒虹吸量水 invertedsiphonwatermeasurement

　　利用倒虹吸量测其水位差确定流量的方法。

　　3 . 14

　　跌水(陡坡)量水 dropwatermeasurement

　　利用渠道上跌水(陡坡)量测其水位确定流量的方法。

　　3 . 15

　　流速面积法(流速仪法)flowvelocityandcross-sectionareamethod

　　(利用流速仪)实测断面上的流速和过水断面面积来推求流量的方法。

　　3 . 16

　　基本水尺断面 basicstaffgaugecross-section

　　为经常观测量水堰(槽)或测流断面水位而设置的断面。

　　3 . 17

　　量水设施 water-measuringdevice

　　为了准确量测流量而设置的量水建筑物。

　　3 . 18

　　薄壁堰 thin-plateweir;sharp-crestedweir

　　堰顶厚度小于堰上水头，具有锐缘堰口，溢流时水舌离开堰壁(形成自由流)的薄板堰的总称。

　　3 . 19

　　量水槽 water-measuringflume

　　渠道或明槽内设置一收缩段(水平或垂直方向收缩)，使之发生临界流以量测流量的量水设施。

　　GB/T 21303—20 17

　　3 . 20

　　喉道 throat

　　测流槽内缩窄段的最小横断面区段。

　　3 . 2 1

　　巴歇尔槽 parshallflume

　　一种自收缩段、窄颈段及扩散段所组成，剖面上具有反坡的短喉道测流槽。

　　3 . 22

　　长喉道量水槽 long-throatedflume

　　修建于渠道或明槽中水流断面缩窄的槽形建筑物，其喉道较长的量水设施。

　　3 . 23

　　无喉道量水槽 throatlessflume

　　修建于渠道或明槽中水流断面缩窄的槽形建筑物，没有喉段，喉口底部可与渠底齐平或高出渠底的渠道量水设施。

　　3 . 24

　　量水槛 water-measuringweir

　　在渠道中修建迎水面倾斜的宽顶堰，使其在槛顶产生临界流，用以进行渠道流量量测的量水设施。

　　3 . 25

　　抛物线形喉口式量水槽 parabolicthroatflume

　　修建于 U形渠道中，喉口为抛物线形，上下游以渐变段与 U形渠道连接，且喉口底部与渠底齐平的量水设施。

　　3 . 26

　　直壁式量水槽 flumewithstraightwall

　　修建于 U形渠道中一底弧直壁式收窄段，使之发生临界流的量水设施。

　　3 . 27

　　渠首测站 stationattheheadofcanal

　　观测从水源引入的渠首流量及水位的测站。

　　3 . 28

　　分水测站 distributionstation

　　观测从上一级渠道分得流量的测站。

　　3 . 29

　　专用测站 specialstation

　　为观测、收集专门资料(如渠道的输水损失、糙率、含沙量、渠道水利用系数等)而设的测站。

　　3 . 30

　　机翼型量水槽 wing-shapedflume

　　机翼形量水槽是在渠道两侧修筑仿机翼形槽壁，使水流通过时产生临界流，用以量测流量的量水设施。

　　4 灌溉渠道系统量水站网布设

　　4 . 1 一般规定

　　4 . 1 . 1 应根据其规模、渠系布局以及管理任务布设量水站网。

　　4 . 1 . 2 量水站网布局应满足水量调配、用水管理要求。

　　4 . 1 . 3 量水测站宜设在渠系建筑物和水量交接处。

　　GB/T 21303—20 17

　　4 . 1 . 4 量水测站布设应遵循下列原则：

　　a) 量水测站布点顺序及控制范围宜遵循“由上到下”和“先粗后细”，逐步缩小监测单元;

　　b ) 交通、通讯便利;

　　c) 渠道顺直、渠基稳固、断面规则，便于布置测流断面和安装量水设备;

　　d) 水流平顺，不受闸门启闭和渠系建筑物壅水影响;

　　e) 枢纽工程处设置测站时宜与枢纽工程管理部门相结合;

　　f) 测流断面布置应便于节约用水管理。

　　4 . 2 测站布设

　　4 . 2 . 1 应设置渠首测站，测站位置宜在渠段顺直、水流平稳处设置，也可与引水闸结合设置。

　　4 . 2 . 2 干渠、支渠各级渠道应在分水闸下游或闸后设分水测站，位置宜设置在渠段顺直、水流平稳处。

　　4 . 2 . 3 具有退水功能的灌溉渠道系统末端、退水闸及排水沟渠应设量水测站，观测退水量。

　　4 . 2 . 4 为观测、收集专门资料(渠道或管道的输水损失、糙率含沙量等)，需要设置测站时，可在满足需求条件的位置增设专用测站。

　　4 . 2 . 5 测站应设专门标志，宜将测站位置标示在灌区渠系平面图上。

　　5 量水方法

　　5 . 1 量水方法

　　5 . 1 . 1 灌溉渠道系统宜采用流速仪量水、标准断面法量水、渠系建筑物量水、量水堰量水、量水槽量水等方法。

　　5 . 1 . 2 流速仪量水宜用于要求水头损失小、易受下游水位影响的大型渠道量水及其他量水方法的率定。

　　5 . 1 . 3 标准断面法量水宜用于渠段顺直、断面规则、水流均匀、测流断面不受建筑物泄流影响的渠道。

　　5 . 1 . 4 渠系建筑物量水宜利用已有的涵闸、倒虹吸、跌水(陡坡)、渡槽等渠系建筑物。

　　5 . 1 . 5 支斗渠及以下小型渠道，根据渠道纵坡、水流含沙量等情况宜选用量水堰槽。

　　5 . 1 . 6 输水管道等宜采用管道流量计。

　　5 . 1 . 7 除特殊说明外，量水方法涉及的计算公式符号和单位见附录 A。

　　5 . 2 量水设施

　　5 . 2 . 1 量水设施种类

　　灌溉渠道系统量水主要采用以下仪器、设施、方法：

　　a) 流速仪;

　　b ) 标准断面;

　　c) 渠系建筑物，如跌水、渡槽、倒虹吸、涵闸等;

　　d) 量水堰;

　　e) 量水槽;

　　f) 量水仪表，如水位计、水表、电磁流量计、超声波流量计等。

　　5 . 2 . 2 量水设施选型

　　量水设施选型主要考虑以下要素：

　　a) 量测精度。 以满足实际需求为宜，流量测量不确定度宜不超过 ±5%(95%置信水平)。

　　GB/T 21303—20 17

　　b ) 水头损失。 应选择水头损失小的量水设施，减少对渠道过流能力的影响。

　　c) 测流范围。 量水设施的适宜量测范围应与渠道运行期流量变化幅度相适应。

　　d) 抗干扰性。 量水设施应具有对现场条件的适应性，并具备通过泥沙和漂浮物的能力。

　　6 量水基本要素

　　6 . 1 水位测量

　　6 . 1 . 1 -般规定

　　6 . 1 . 1 . 1 水位是渠道系统量水的基本要素之一，渠道量水中的水位为规定基准面以上的水面高度。

　　6 . 1 . 1 . 2 水位测量点应选在断面规整、水流平顺、渠底无淤积的渠段。

　　6 . 1 . 1 . 3 水尺刻度应清晰易读，最小刻度值可取 0 . 005 m。

　　6 . 1 . 1 . 4 利用建筑物量水时水位测量点宜布置在距离建筑物前缘上游，距离建筑物 3 倍 ~4 倍最大水头处。

　　6 . 1 . 1 . 5 大型渠道宜设置静水井测量水位。

　　6 . 1 . 1 . 6 仪表测量水位应具有消除波浪影响的功能。

　　6 . 1 . 2 水尺零点设置规定

　　6 . 1 . 2 . 1 水尺零点应低于或等于零流量时的水面高程。

　　6 . 1 . 2 . 2 水尺零点一经选定，不宜变动。

　　6 . 1 . 2 . 3 水尺零点应准确率定，其允许误差为 ±0 . 002 m。

　　6 . 1 . 3 测量方法

　　6 . 1 . 3 . 1 测量方法应按下列要求选择：

　　a) 通常可采用水尺、浮子水位计、压力传感器、超声波水位计等设备测量水位;

　　b ) 如需连续、自动测量水位，应选取自记式水位计、数字记录仪等。

　　6 . 1 . 3 . 2 对于安装在渠道边坡上的水尺刻度应按坡比换算成铅直高度。

　　6 . 1 . 4 水位计的安装

　　6 . 1 . 4 . 1 水位计宜采取防冻、防破坏、防盗、防淤塞等保护措施。

　　6 . 1 . 4 . 2 水位计的量程应满足水位测量要求。

　　6 . 1 . 5 水位滤波及静压井

　　6 . 1 . 5 . 1 静压井井壁应竖直，现场安装的高度应高于最高水位 0 . 3 m 以上。

　　6 . 1 . 5 . 2 静压井及连通管应采用防渗材料，内径应满足设备安装及清淤要求。 当内置浮子或其他水位测量设备时，其深度、内径需满足设备尺寸大小需求，且设备与井壁间隙不得小于 0 . 08 m,连通管底缘应高于井底板 0 . 15 m。

　　6 . 1 . 5 . 3 连通管走向应垂直于水流方向，安装高度应位于最低水位 0 . 06 m 以下。

　　6 . 1 . 5 . 4 连通管管径与静压井内径比例宜取为 1/10~1/30。

　　6 . 1 . 5 . 5 应定期清理静压井及进水口，保持连通管畅通。

　　6 . 2 流速测量

　　6 . 2 . 1 流速是渠道系统量水的基本要素之一，流速测量可采用转子式流速仪、电磁流速仪、多普勒流速

　　GB/T 21303—20 17

　　仪等设备。

　　6 . 2 . 2 转子式流速仪测量时应与水流流向平行。

　　6 . 2 . 3 渠道水深较浅时，水深应满足流速仪最小测流水深要求。

　　6 . 2 . 4 流速测量宜采用专用测桥，可利用满足测流条件的跨越渠道的桥梁等。

　　6 . 2 . 5 流速测点应布置在水流平顺处，不应设在淤积严重、水草或杂物较多处。

　　7 流速仪量水

　　7 . 1 -般规定

　　7 . 1 . 1 流速仪测流条件

　　采用流速仪测流时，应符合下列条件：

　　a) 测流断面内测点流速不超出流速仪的测速量程;

　　b ) 垂线处水深不小于用一点法测速的必要深度;

　　c) 水中漂浮物不影响流速仪正常运转;

　　d) 水位平稳，一次测流的起止时间内水位涨落差不大于平均水深的 2%。

　　7 . 1 . 2 测流断面选择

　　测流断面选择应满足下列条件：

　　a) 测流渠段平直、水流均匀;

　　b ) 测流渠段纵横断面比较规则、稳定;

　　c) 测流断面与水流方向垂直;

　　d) 测流断面附近不应有影响水流的建筑物、树木或杂草等，测流断面在建筑物下游时，不受建筑物泄流的影响;

　　e) 在不规则的土渠测流时，应将测流渠段衬砌成规则的标准段(如梯形断面等)。

　　7 . 1 . 3 流速仪测流成果应用

　　流速仪测流成果可用于分析率定水工建筑物流量系数、确定断面水位流量关系曲线、渠道水利用系数等。

　　7 . 2 垂线布设

　　7 . 2 . 1 测流断面上测深、测速垂线的数目和位置，应满足过水断面和平均流速测量精度的要求。

　　7 . 2 . 2 任意两条测速垂线的间距，应不大于渠道水面宽的 1/5。

　　7.2.3 垂线间距在水面宽 20 m~50 m 时为 2.0 m~5.0 m;测线间距在水面宽 5 m~20 m 时为1.0 m~

　　2.5 m;测线间距在水面宽 1.5 m~5.0 m 时为 0.25 m~0.6 m。

　　7 . 2 . 4 测深垂线应分布均匀，能控制渠床变化的主要转折点。 渠岸坡脚处、最大水深点、渠底起伏转折点等处都应设置测深垂线。

　　7 . 2 . 5 主流摆动剧烈或渠床不稳的测站，垂线宜加密布置，垂线位置应优先分布在主流上，并避开水流不平稳和紊动大的岸边或回流区。

　　7 . 2 . 6 规则的灌溉渠道断面上，测深垂线与测速垂线可合并设置。

　　7 . 2 . 7 垂线可等距离或不等距离布设。 若过水断面和水流对称，则垂线应对称布设。

　　GB/T 21303—20 17

　　7 . 3 断面测量

　　7 . 3 . 1 测深垂线间距测量

　　7 . 3 . 1 . 1 在测桥上测流时，应在布置测线时设置固定标志，其间距应事先测出，并应测量出靠近岸边垂线外侧的水边宽度。

　　7 . 3 . 1 . 2 缆道测流时，测线间距由循环索行进计数器计量，计数器读数与循环索行进距离之间的对应关系应准确核定。

　　7 . 3 . 1 . 3 测线间距测量允许误差为 ±0 . 01 m。

　　7 . 3 . 2 水深测量

　　7 . 3 . 2 . 1 用铅鱼悬索测深时，偏角应不大于 10°。

　　7 . 3 . 2 . 2 用测杆测深时，应保持测杆垂直状态，直接读数。 有壅水现象时，应修正壅水影响的水深误差。

　　7 . 3 . 2 . 3 在衬砌的标准测流断面上，应设置固定水尺。 当水流稳定时，应用水准仪测出水尺零点与各测线处渠底的高差，按式(1)计算出每条测线处的实际水深值：

　　犎狀=犺 ± Δ犺狀 …………………………( 1 )

　　式中：

　　犎狀 —第 狀 条垂线处的实际水深，单位为米(m) ;

　　犺 —水尺读数，单位为米(m) ;

　　Δ犺狀—第 狀 条垂线处渠底与水尺零点的高差，单位为米(m) 。

　　7.3.2.4 水深测量允许误差为 ±0.01 m。

　　7 . 3 . 3 测流断面绘制

　　断面测量完毕后，应根据施测数据绘制测流断面图。

　　7 . 4 流速测量

　　7 . 4 . 1 流速测点的分布

　　流速测点的分布应符合下列规定：

　　a) 测量水面流速时，流速仪旋转部件上边缘应置于水面以下 0 . 05 m 左右;

　　b ) 测量渠底流速时，流速仪旋转部件下边缘应离渠底 0 . 02 m~0 . 05 m ;

　　c) 垂线上相邻两测点的间距，不应小于流速仪旋桨或旋杯的直径。

　　7 . 4 . 2 垂线测点布置方法

　　7 . 4 . 2 . 1 测点位置应符合表 1 规定。

　　表 1 垂线流速测点的分布位置

　　GB/T 21303—20 17

　　7 . 4 . 2 . 2 测速方法应根据垂线水深来确定，不同垂线水深的测速方法应符合表 2 规定。

　　表 2 不同水深的测速方法

　　7 . 4 . 3 流速测量要求

　　7 . 4 . 3 . 1 单个测点的测速历时，不宜少于 100 s。 当流速变率较大或垂线上测点较多时，可采用 60 s~ 100 s 。

　　7 . 4 . 3 . 2 流速仪应保持平行于水流流向状态，仪器转轴中心或轭架(旋转部件的支撑框架)中心与测点的偏距不应超过水深的 1/20。

　　7 . 4 . 3 . 3 测点流速可按式(2)计算：

　　V=KN/t+c …………………………( 2 )

　　式中：

　　V —测点流速，单位为米每秒(m/s) ;

　　K—流速仪旋转螺距，单位为米每转(m/r) ;

　　N—转数，单位为转(r) ;

　　t —测速历时，单位为秒(s) ;

　　c —摩阻系数(起步流速)，单位为米每秒(m/s) 。

　　7 . 4 . 3 . 4 垂线平均流速测量方法有一点法、二点法、三点法和五点法：

　　a) 一点法 ：

　　V …………………………( 4 )

　　c) 三点法 ：

　　V …………………………( 5 )

　　V …………………………( 6 )

　　d) 五点法 ：

　　V

　　上述式中：

　　Vm —垂线平均流速，单位为米每秒(m/s) ;

　　V0.0、V0.2、V0.6、V0.8、V1.0 — 分别为 0 . 0(水面)、0 . 2、0 . 6、0 . 8、1 . 0(渠底)相对水深处的测点流速，单位为米每秒(m/s) 。

　　7 . 4 . 3 . 5 多点法断面概化垂线流速分布测量方法按 GB 50179 规定执行。

　　7 . 5 断面流量计算

　　7 . 5 . 1 各测线的垂线平均流速V1、V2……Vn，应符合 7 . 4 . 3 . 4 的规定。

　　GB/T 21303—20 17

　　7 . 5 . 2 部分面积的平均流速按下列公式计算：

　　a) 两测速垂线间的平均流速可按式(8)计算：

　　上述式中：

　　i —垂线序号，i= 1 , 2 , 3 , … , n，n 为测线总数;见图 1 ;

　　vi，i+1 —第 i 和 i+1 两条垂线间断面平均流速，单位为米每秒(m/s) ;

　　vi —第 i条垂线平均流速，单位为米每秒(m/s) ;

　　α —岸边流速系数，与渠道的断面形状、渠岸的糙率、水流条件等有关。

　　图 1 测流断面面积划分示意图

　　7 . 5 . 3 岸边流速系数 α 应实测率定。 无实测资料时可根据渠道岸边情况选用以下参考值：

　　a) 规则土渠的斜坡岸边：α=0 . 67~0 . 75 ;

　　b ) 梯形断面混凝土衬砌渠段：α=0 . 8~0 . 9 ;

　　c) 不平整的陡岸边：α=0 . 8 ;

　　d) 光滑的陡岸边：α=0 . 9 ;

　　e) 死水边：α=0 . 6 。

　　7 . 5 . 4 面积可按式(11)计算：

　　Ai-1 ,i =0 . 5( Hi-1 + Hi)bi-1 ,i …………………………( 11 )

　　式中：

　　Ai-1,i—第 i- 1 和第 i条两条垂线间的面积，单位为平方米(m2 ) ;

　　Hi- 1 —第 i- 1 条垂线的实际水深，单位为米(m) ;

　　Hi —第 i条垂线的实际水深，单位为米(m) ;

　　bi- 1 ,i —第 i- 1 和第 n 条两条垂线之间的断面宽，单位为米(m) 。

　　7 . 5 . 5 两水边面积可按式(12)、式(13)计算：

　　式中：

　　qi- 1 ,i —第 i- 1 和第 i条两条垂线间的流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ;

　　vi-1,i —第 i- 1 和第 i条两条垂线间的流速，单位为米每秒(m/s) ;

　　Ai-1,i—第 i- 1 和第 i条两条垂线间的断面面积，单位为平方米(m2 ) 。

　　7 . 5 . 7 断面流量可按式(15)计算;实测流量计算参见附录 B;流量不确定度估算参见附录 C。

　　式中：

　　Q—断面流量，单位为立方米每秒(m3 /s) 。

　　8 标准断面量水

　　8 . 1 一般规定

　　8 . 1 . 1 符合标准断面量水的渠段应上下游渠道顺直、渠床稳定坚固、水流平稳、无冲刷或淤积现象，且不受下游建筑物回水影响，其长度应大于 20 倍渠段的最大水深。

　　8 . 1 . 2 土渠应采用衬砌工程措施。

　　8 . 1 . 3 测流断面处应设置固定水尺观测水位，水尺可设为直立式或斜坡式，宜采用流速仪法建立稳定的水位流量关系曲线或关系式，并定期进行校核与修正。

　　8 . 1 . 4 水位宜采用静压井的方式观测。

　　8 . 2 水位流量关系及其率定

　　8 . 2 . 1 水位流量关系曲线

　　8 . 2 . 1 . 1 用于建立水位流量关系曲线的观测资料应符合以下要求：

　　a) 施测宜采用流速仪法，测量断面应为标准断面;

　　b ) 测量过程中应保持水位平稳，观测记录测量断面水位上升、下降过程中不同水位对应流量，并根据下游渠道不同分水情况予以分类统计;

　　c) 在满足量水需要的水位范围内，应取 20 次以上不同点位的水位流量观测资料。

　　8 . 2 . 1 . 2 水位流量关系曲线应以水位为纵坐标，流量为横坐标。

　　8 . 2 . 1 . 3 绘制水位流量关系曲线图时，应注意下列事项：

　　a) 不同年份的点据应用不同符号表示;

　　b ) 不同灌溉季节的测流资料应分别分析;

　　c) 不同含沙量情况的资料应分别分析;

　　d) 高低水位部分宜取不同比例尺分别绘制，保证足够的绘图精密度，流量允许误差为 2 . 5%。

　　8 . 2 . 1 . 4 水位流量关系曲线的校核与修正应注意以下事项：

　　a) 水位流量关系线应作检验，计算出曲线的标准差;

　　b ) 校核时可根据曲线的适用范围，施测高、中、低水位时的流量，且不应少于 5 点次 ~7 点次;

　　c) 当校核点位于曲线同侧，或者平均误差超过表 3 误差限值时，应增加测次，并根据具体情况修正原曲线。

　　表 3 标准断面水位流量关系式率定误差限值

　　8 . 2 . 2 水位流量关系函数式

　　8 . 2 . 2 . 1 水位流量关系式宜用幂函数(16)表示：

　　Q=KHU …………………………( 16 )

　　式中：

　　Q —断面流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ;

　　GB/T 21303—20 17

　　H —断面水深，单位为米(m) ;

　　K — 拟合系数;

　　u —拟合指数。

　　8 . 2 . 2 . 2 根据水位流量观测资料，可采用回归分析法建立水位流量关系式。

　　8 . 2 . 2 . 3 新建、校核与修正水位流量关系式时，其计算流量与实测流量之间的误差均应满足表 3 的要求。

　　9 渠系建筑物量水

　　9 . 1 一般规定

　　9 . 1 . 1 用作量水的渠系建筑物，应符合下列条件：

　　a) 建筑物本身完整无损，无变形、剥蚀或渗水;

　　b ) 调节设备良好，启闭设备完整、灵活，闸门无歪斜、不漏水，无扭曲变形，无损坏现象;

　　c) 建筑物前、后，闸孔或闸槽中无泥沙淤积及杂物阻水;

　　d) 符合水力计算要求，水位差大于 5 cm,水流呈淹没流状态时，其淹没度不应大于 0 . 9 ;

　　e) 侧面引水时，水流速度应小于 0 . 7 m/s,并平稳地流入建筑物;正面引水时，水流应沿建筑物整个孔口宽度对称进入建筑物;

　　f) 利用多孔建筑物量水时，各孔闸门提起高度应一致。

　　9 . 1 . 2 建筑物尺寸测量与误差，应符合下列要求：

　　a) 用以量水的多孔建筑物，各孔宽度及高程应一致;

　　b ) 建筑物尺寸应用钢尺测量，计算出几何尺寸的平均值作为计算值;

　　c) 建筑物几何尺寸的允许误差为 ±0 . 01 m。

　　9 . 2 涵闸量水

　　9 . 2 . 1 涵闸量水建筑物分类

　　9 . 2 . 1 . 1 第一类：明渠矩形直立式单孔平板闸。 按闸底情况不同分为两组(见图 2) :

　　a) 第一组：闸底水平，闸后无跌坎，闸后底宽等于入口底宽;

　　b ) 第二组：闸后有跌坎，坎高不超过 0 . 4 m, 闸后底宽不小于入口底宽。

　　a)正视图 b)俯视图 c)纵剖面图

　　第一组 闸底水平

　　d)正视图 e)俯视图 f)纵剖面图

　　第二组 闸后有跌坎

　　图 2 明渠直立式单孔平板闸示意图

　　GB/T 21303—20 17

　　9 . 2 . 1 . 2 第二类：矩形暗涵直立式单孔平板闸(见图 3) 。

　　a)正视图 b)纵剖面图

　　图 3 矩形暗涵直立式单孔平板闸示意图

　　9 . 2 . 1 . 3 第三类：圆形暗涵单孔平板闸。 按进水口翼墙与闸门形式不同分为两组(见图 4) :

　　a) 第一组：直立式平板闸门，进口有翼墙;

　　b ) 第二组：斜立式平板闸门，进口无翼墙。

　　a)正视图 b)纵剖面图

　　第一组

　　c)正视图 d)纵剖面图第二组

　　图 4 圆形暗涵单孔平板闸

　　9 . 2 . 1 . 4 第四类：明渠矩形直立式多孔平板闸(见图 5) 。按其闸底及闸墩形式分为三组：

　　a) 第一组：短闸墩，闸底水平，闸后无跌坎;

　　b ) 第二组：短闸墩，闸后有跌坎;

　　c) 第三组：长闸墩，闸底水平，闸后无跌坎。

　　a)正视图 b)俯视图 c)纵剖面图

　　第一组

　　图 5 明渠矩形直立式多孔平板闸示意图

　　GB/T 21303—20 17

　　d)正视图

　　g)正视图

　　e)俯视图第二组

　　h)俯视图

　　f)纵剖面图

　　i)纵剖面图

　　第三组

　　图 5(续)

　　9 . 2 . 1 . 5 第五类：单孔平底弧形闸(见图 6) 。

　　a)正视图 b)纵剖面图

　　图 6 单孔平底弧形闸示意图

　　9 . 2 . 2 水尺布设与安装

　　9 . 2 . 2 . 1 上游水尺应设在闸前渐变段上游以闸前最大水深值的 3 倍 ~5 倍长度为距离的相应位置处。当闸前无渐变段时，水尺断面距离应从闸门处算起。

　　9 . 2 . 2 . 2 下游水尺应设在下游水流平稳处。 有消力池时，水尺距离消力池末端不应小于消力池进 口至闸门距离的 3 倍 。 当闸门下游设测流断面时，下游水尺可设在测流断面处。

　　9 . 2 . 2 . 3 闸前水尺可直接绘设在闸前侧墙上，水尺距离闸门等于 1/4 单孔闸宽;当入闸水流不对称时，闸前两侧均需安设水尺，水尺读数取二者的平均值。

　　9 . 2 . 2 . 4 闸后水尺可直接绘设在闸后侧墙上，水尺距离闸门等于 1/4 单孔闸宽并不得超过 0 . 4 m。

　　9 . 2 . 2 . 5 闸门启闭高度标尺可直接绘设在闸槽边缘的边墩上，标尺零点与闸孔完全关闭时的闸门顶部齐平。 若闸门底部有门槽，则标尺零点应根据门槽深度确定，也可将闸门启闭高度标尺设在启闭机丝杠上。

　　9 . 2 . 2 . 6 各水尺零点均应与闸底位于同一高程，允许误差为 ±0 . 002 m。

　　9 . 2 . 2 . 7 上下游水尺可绘制在渠道边坡上或设在靠桩上，也可设置在观测井内。

　　9 . 2 . 3 水流形态判别

　　9 . 2 . 3 . 1 闸门全开自由流，符合下列条件之一者即可：

　　a) 闸后无跌坎时，闸门开启高度(hg) 与闸前(上游)水深(H)之比大于 0 . 65,且闸后(下游)水深

　　GB/T 21303—20 17

　　(hH)与闸前水深(H)之比小于 0 . 7 ;

　　b ) 闸后有跌坎时，下游水位低于闸槛高程。

　　9 . 2 . 3 . 2 闸门全开淹没流，符合下列条件之一者即可：

　　a) 闸后无跌坎时，闸门开启高度(hg) 与闸前(上游)水深(H)之比大于 0 . 65,且闸后(下游)水深(hH)与闸前水深(H)之比大于 0 . 7 ;

　　b ) 闸后有跌坎时，下游水位高于闸槛高程。

　　9 . 2 . 3 . 3 有闸控制 自 由流：闸门开启高度与闸前水深之比不大于 0 . 65,水流触及闸门下缘;闸后水深(h1)小于闸门开启高度(hg),而闸门底边未被下游水面淹没。

　　9 . 2 . 3 . 4 有闸控制淹没流：闸后水深(h1)大于闸门开启高度(hg), 闸门下缘被上、下游水面淹没。

　　9 . 2 . 3 . 5 有压淹没流：暗涵被水流充满，出口处完全淹没于水中。

　　9 . 2 . 4 流量计算公式

　　渠系建筑物量水应根据涵闸的不同类型和水流形态，选择相应的流量公式，见附录 D 中表 D. 1 ~表 D. 3 。

　　9 . 2 . 5 流量系数确定

　　9 . 2 . 5 . 1 渠系建筑物流量计算公式中的流量系数应实测率定，率定方法参见 9 . 2 . 5 . 3 。

　　9 . 2 . 5 . 2 无实测资料时，流量系数可选用表 E. 1 和表 E. 2 中的数值，淹没系数可选用表 E. 3 中的数值。

　　9 . 2 . 5 . 3 流量系数率定方法如下：

　　a) 在涵闸下(上)游 50 m~200 m 范围内水流平稳处，设置测流断面，利用流速仪实测不同水位的流量，同时观测水流形态及其相应的水尺读数;

　　b ) 将实测流量和相应水深代入已选定的流量公式中，计算该涵闸的实际流量系数，绘制出流量系数曲线;

　　c) 水位变幅较小(0 . 10 m~0 . 30 m)时，流量系数可取平均值，其实测次数不应少于 5 次，每次实测的流量系数与平均流量系数之差应小于 ±3%。

　　9 . 2 . 5 . 4 流量系数无实测资料选用表 E. 1 和表 E. 2 中的数值时，闸前水尺、闸后水尺的位置应严格按照

　　9 . 2 . 2 规定设置。

　　9 . 3 倒虹吸量水

　　9 . 3 . 1 水尺位置

　　水尺应安设在倒虹吸上下游距进出口渐变段边缘各约 4 倍渠道正常水深处，上下游水尺零点高程与进口渠底高程一致。

　　9 . 3 . 2 流量计算公式

　　9 . 3 . 2 . 1 利用倒虹吸量水的流量可由经验公式法或理论公式法计算。

　　9 . 3 . 2 . 2 经验公式法可由式(17)实测资料分析确定：

　　Q=CZn …………………………( 17 )

　　式中：

　　Q —流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ;

　　C — 待率定系数;

　　Z —上下游水位差，单位为米(m) ;

　　n —待率定指数，率定方法按 9 . 2 . 5 . 3 的规定。

　　GB/T 21303—20 17

　　9 . 3 . 2 . 3 理论公式法可按式(18) ~式(21)水力学方法计算：

　　Q =μA槡 …………………………( 18 )

　　…………………………( 19 )

　　上述式中：

　　Q —流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ;

　　A —过水断面面积，单位为平方米(m2 ) ;

　　g —重力加速度，单位为米每二次方秒(m/s2 ) ;

　　Z —上下游水位差，单位为米(m) ;

　　μ —流量系数，与水头损失(包括拦污栅、进口 、出口、摩擦、弯曲及各处局部损失)有关。 流量系数应通过积累实测资料利用式(18)反推计算得出。 无实测资料时，可用式(19)计算;

　　λ —管内沿程损失系数;

　　L —管道长度，单位为米(m) ;

　　d —管道内径，单位为米(m) , 当倒虹吸管为方形横断面时，以 4R 代替 d 值，其中 R 为水力半径;

　　ζ —局部损失抗阻系数，包括拦污栅、进口 、出口、弯道等水头损失，其数值见表 4 ;

　　C — 谢才系数;

　　n —糙率，其值与倒虹吸管材有关;可根据水力计算手册选取：混凝土 n=0 . 011~0 . 015,浆砌石

　　n=0.017~0.025 ;

　　R —水力半径，单位为米(m) 。

　　表 4 倒虹吸局部抗阻系数表

　　9 . 4 跌水量水

　　9 . 4 . 1 水尺位置

　　利用跌水量水时，水尺应安设在距跌水口边缘上游以渠道正常水深值的 3 倍 ~4 倍长度为距离的相应位置处，水尺零点高程与跌水口底坎高程一致。

　　9 . 4 . 2 流量计算公式

　　9 . 4 . 2 . 1 矩形和台堰式跌水口，当进口底与上游渠底齐平或台堰顺水流方向宽度大于 2 倍堰上水头时，

　　GB/T 21303—20 17

　　可用宽顶堰公式计算;当台堰顺水流方向宽度在 0 . 67 倍 ~2 倍堰上水头时，应按实用堰公式计算。 自 由流宽顶堰流量计算公式为：

　　上述式中：

　　Q —流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ;

　　m —流量系数;

　　ε —侧收缩系数;

　　bc —缺口底宽，单位为米(m) ;

　　H0 —计入流速水头的堰上水头，单位为米(m) ;

　　M — 第二流量系数，其值与连接渐变段形式和堰上水头及缺口宽度有关;其数值应由实测得出，无实测资料时，可按表 5 中公式计算。

　　表 5 矩形和台堰式跌水口流量系数 M 表

　　9 . 4 . 2 . 2 梯形跌水口，自 由流流量计算公式为：

　　上述式中：

　　Q —流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ;

　　M — 流量系数，与连接渐变段形式和堰上水头及缺口宽度有关，其数值应由实测得出，无实测

　　资料时可按表 6 中公式计算; b平均 —缺口平均宽度，单位为米(m) ; H —堰上水头，单位为米(m) ;

　　bc —缺口底宽，单位为米(m) ;

　　nc —缺口边坡系数。

　　表 6 梯形跌水流量系数 M 表

　　GB/T 21303—20 17

　　9 . 4 . 2 . 3 多缺口跌水流量可用式(23) 及(24) 计算。 流量系数 M 值应由实测得出，无实测资料时可用式(26)计算。

　　M …………………………( 26 )

　　式中：

　　M1、M2 — 分别为边孔和中孔按其边界条件计算出的流量系数;

　　n —缺口数量。

　　9 . 4 . 2 . 4 流量经验公式：

　　Q =ξHn …………………………( 27 )

　　式中：

　　Q —流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ;

　　ξ —待定系数;

　　H —上游水头，单位为米(m) ;

　　n —待定指数。

　　9 . 5 渡槽量水

　　9 . 5 . 1 水尺位置

　　9 . 5 . 1 . 1 水尺应固定在渡槽进口、中部和出口侧壁上，水尺零点与进口处槽底齐平。

　　9 . 5 . 1 . 2 渡槽下游不应有引起槽中壅水或降水的建筑物。

　　9 . 5 . 2 流量计算公式

　　9 . 5 . 2 . 1 利用渡槽量水的流量可由经验公式法或理论公式法计算。

　　9 . 5 . 2 . 2 经验公式可由实测资料分析确定：

　　Q =ξHn …………………………( 28 )

　　式中：

　　Q —流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ;

　　ξ —待定系数;

　　H —上游水头，单位为米(m) ;

　　n —待定指数。 待定系数 ξ及待定指数n率定方法可按 9 . 2 . 5 . 3 的规定执行。

　　9 . 5 . 2 . 3 理论公式法应根据渡槽槽身长度选择相应的流量计算公式：

　　a) 当渡槽槽身长度大于进口前渠道水深的 20 倍时，槽中流量可按均匀流公式计算：

　　上述式中：

　　Q —流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ;

　　A —槽身过水断面积，单位为平方米(m2 ) ;

　　C — 明渠谢才系数;

　　R —水力半径，单位为米(m) ;

　　i —渡槽底的比降;

　　n —糙率，其值与槽身建筑材料有关。 应实测流量反求糙率值。 在无实测资料时，可根据渡槽建筑材料从水力计算手册中选取：其中：混凝土n=0 . 011~0 . 015,浆砌石n=0 . 017~ 0 . 025 。

　　GB/T 21303—20 17

　　b ) 当渡槽槽身长度小于 20 倍渠道最大水深时，槽中流量应按堰流流量公式计算，水尺应按堰闸量水要求设置。

　　10 量水堰量水

　　10 . 1 一般规定

　　10 . 1 . 1 量水堰应设置于顺直渠段，上游行近渠段壅水高度不应影响进水 口 的正常引水，渠床稳定坚固、水流平稳、无冲刷和淤积现象，且不受下游建筑物回水影响，长度应大于渠宽的 5 倍 ~15 倍;行近渠内水流佛汝德数 Fr不应大于 0 . 5 。

　　10 . 1 . 2 量水堰产生的水位壅高应保证渠段上游安全及正常运行。

　　10 . 1 . 3 测流断面处应设置固定水尺观测水位，可使用流速仪法建立水位流量关系曲线或关系式，并定期进行校核与修正。

　　10 . 2 薄壁堰

　　10 . 2 . 1 一般规定

　　10 . 2 . 1 . 1 薄壁堰堰板厚度 δ 与堰上水头 H 之比(δ/H)应小于 0 . 67,适用于量测低含沙量水流、且具有富余水头的渠道测流。

　　10 . 2 . 1 . 2 薄壁堰堰板应与侧墙和水流方向垂直。 堰口应制成锐缘，锐缘水平厚度为 0 . 001 m~0 . 002 m,当厚度大于 0 . 001 m~0 . 002 m 时，缺口下缘要加工成斜面，堰顶下游斜面和堰顶的夹角不宜小于 45° (见图 7) 。小型薄壁量水堰堰板可用钢板制成，大型薄壁量水堰可由钢筋混凝土制成堰板，安装在混凝土的基座上，堰口应由钢板制成。

　　图 7 薄壁堰堰口锐缘加工图

　　10 . 2 . 1 . 3 水流通过薄壁堰板形成的水舌应完全挑离堰顶射出。 水舌上下表面应与大气接触、通气良好 。为保证水舌稳定，应在矩形薄壁堰下游侧壁上设通气管。 下游最高水位应低于堰顶 0 . 1 m。

　　10.2. 1 .4 堰上水头应大于 0.03 m。

　　10 . 2 . 1 . 5 水头测量断面应设置在距堰口上游 3 倍 ~6 倍堰顶最大水头处。 薄壁量水堰水尺零点高程与堰顶高程应相同，水尺零点高程用水准仪确定。 当堰顶宽(b)与行近渠宽(B)之比 b/B≥0 . 5 时，行近渠槽的长度至少应为槽宽的 10 倍;当b/B<0 . 5 时，可适当缩短。 行近渠槽应断面整齐、顺直、坚固。

　　10 . 2 . 1 . 6 水头可用水尺测量，水尺分辨力应不低于 0 . 005 m。

　　10 . 2 . 2 薄壁堰的主要类型

　　10 . 2 . 2 . 1 三角形薄壁堰

　　10 . 2 . 2 . 1 . 1 三角形薄壁堰过水断面为三角形缺口，角顶向下。 常用的薄壁三角堰堰顶夹角为 45°、90°,

　　GB/T 21303—20 17

　　适用于小流量。 堰口与两侧渠坡的距离 T 及角顶与渠底的高度 P，不应小于最大堰上水头 H max , 结构尺寸应符合图 8 及表 7 的规定。

　　a)正视图 b)纵剖面图

　　图 8 三角形薄壁堰示意图

　　表 7 直角三角形量水堰结构尺寸

　　10 . 2 . 2 . 1 . 2 流量计算公式：

　　a) 自 由流流量计算公式：

　　Q H2.5 …………………………

　　式中：

　　Q —流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ;

　　μ —流量系数;

　　θ —三角堰堰顶夹角，单位为度(°) ;

　　H —堰上水头，单位为米(m) 。

　　当 θ=90°(直角三角堰)，其尺寸应符合表 7 的规定，且最小堰上水头大于 0 . 06 m时，μ=0.593,则流量可用式(32)计算：

　　GB/T 21303—20 17

　　上述式中：

　　σ —淹没系数;

　　H下 —下游水尺读数，单位为米(m) ;

　　H —上游水尺读数，单位为米(m) 。

　　10 . 2 . 2 . 2 矩形薄壁堰

　　10 . 2 . 2 . 2 . 1 矩形薄壁堰分无侧收缩和有侧收缩两类。 当堰顶宽度 b 与行近渠槽 B 等宽时，为无侧收缩矩形薄壁堰;堰顶宽度小于行近渠槽宽度时，为有侧收缩的矩形薄壁堰。 堰口宽度 b≥0 . 15 m,堰的安装宽度 b1 为 0 . 08 m,安装深度 P1 为 0 . 05 m。 如图 9 所示。

　　a)正视图 b)纵剖面图

　　图 9 矩形薄壁堰示意图

　　10 . 2 . 2 . 2 . 2 流量计算公式：

　　a) 无侧收缩的流量公式：

　　公式适用范围：0

　　上述式中：

　　b —堰宽，单位为米(m) ;

　　H —堰上水头，单位为米(m) ;

　　P —堰高，单位为米(m) 。

　　b ) 有侧收缩的流量公式：

　　公式适用范围：P≥0.5H，b>0.15 m, P>0.10 m。

　　上述式中：

　　B —渠宽，单位为米(m) ;

　　b —堰宽，单位为米(m) 。

　　GB/T 21303—20 17

　　10 . 2 . 2 . 3 梯形薄壁堰

　　10 . 2 . 2 . 3 . 1 梯形薄壁堰结构尺寸

　　a) 梯形薄壁堰结构为上宽下窄的梯形缺口，堰口侧边比应为 1 ∶ 4(横：竖)。尺寸要求：B≤1 . 5 m ; b=B+h/2;h=B/3+0.05 m;T=B/3;P≥B/3;D=P+h+P1;L=b+2T+b1;见图 10。

　　a)正视图

　　b)纵剖面图

　　图 10 梯形量水堰及其水流形态示意图

　　b ) 梯形薄壁堰几何尺寸应符合表 8 。

　　表 8 梯形薄壁量水堰几何尺寸关系

　　GB/T 21303—20 17

　　10 . 2 . 2 . 3 . 2 流量计算公式

　　考虑水头损失和堰流收缩等情况，流量公式为：

　　Q m0 槡 H1.5 …………………………

　　公式适用范围：0.25 m≤B≤1.5 m, 0.083 m≤H≤0.5 m,0.083≤P≤0.5 m。

　　当下游水位高于梯形堰的堰槛，上下游水位差与堰槛高之比 f/P<0 . 7 时，梯形堰为淹没出流，淹没流流量公式：

　　Q = 1.86σnBH1.5 …………………………( 41 )

　　σn =槡

　　上述式中：

　　Q —流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ;

　　H —堰上水头，单位为米(m) ;

　　B —堰口底宽，单位为米(m) ;

　　σn —淹没系数;

　　hn—下游水面高出堰槛的水深(m) 。

　　10 . 2 . 2 . 4 U 形渠道抛物线形量水堰板

　　10 . 2 . 2 . 4 . 1 适用范围

　　适用范围如下：

　　a) 适用于底弧直径 D=0.2 m~0.6 m,渠道衬砌深度 H=0.3 m~0.6 m,直线段外倾角 0 °≤α≤ 15°,渠底比降 I=1/300~1/1 500 的小型 U形渠道量水;

　　b ) 抛物线形喉口量水堰板应在自由流条件下使用，临界淹没度不宜大于 0 . 7 ;

　　c) 佛汝德数 Fr≤0.5 ;

　　d) 断面收缩比 ε,应按堰板插入渠道后灌溉渠道中水位升高不超过渠顶，并保证自由出流的原则确定，一般宜在 0.45~0.65。

　　10 . 2 . 2 . 4 . 2 结构形式及尺寸

　　抛物线形量水堰板是由塑料板制成抛物线形喉 口，并在上部留横档以维持强度，将其放置在 U 形渠道中专门刻制的横槽中，堰板喉口底端与渠底齐平，不必改变渠底坡度，见图 11 。量水堰板抛物线形喉口断面方程为：

　　y=Px2 …………………………( 43 )

　　式中：

　　y — 以渠底为原点的纵坐标，单位为米(m) ;

　　P—抛物线形喉口断面形状系数，单位为米的负一次方(m-1 ) ;

　　x — 以渠底为原点的横坐标，单位为米(m) 。

　　P …………………………( 44 )

　　式中：

　　H0 —U形渠道的衬砌深度，单位为米(m) ;

　　GB/T 21303—20 17

　　ε —断面收缩比，其值为喉口断面面积与 A0 的比值;

　　A0 —U形渠道衬砌断面面积，单位为平方米(m2 ) 。

　　a)纵断面 b)I-I 断面 c)量水堰板

　　图 1 1 抛物线形移动式量水堰板的构造

　　10 . 2 . 2 . 4 . 3 自 由流流量计算公式

　　喉口的流量可用式(45) ~式(48)计算。

　　Q=C

　　C …………………………( 46 )

　　C …………………………( 47 )

　　C …………………………( 48 )

　　上述式中：

　　C1、C2 — 系数;

　　A — 喉口水深为 h 时喉口过水断面的面积，单位为平方米(m2 ),其值为 A=4h1.5 / P0.5 ;

　　h — 喉 口，水深，单位为米(m) ;

　　g —重力加速度，单位为米每二次方秒(m/s2 ) ,g= 9 . 81 m/ s2 ;

　　P —抛物线形喉口断面形状系数，单位为米的负一次方(m-1 ) ;

　　α0 —流速修正系数，取 1 . 08 ;

　　Cd — 流量系数，无量纲。

　　10 . 3 量水槛

　　10 . 3 . 1 适用范围

　　适用范围如下：

　　a) 量水槛用于自由流和淹没流状态下测流;

　　b ) 量水槛用于矩形、梯形或抛物线渠道测流，水头损失宜在 0 . 1hmax~0 . 13hmax , 最大流量与最小流量比 Qmax ∶Qmin = 10 ∶ 1 。见图 12 。

　　10 . 3 . 2 结构及尺寸

　　结构及尺寸如下：

　　a) 量水槛由上游行近渠道和底槛组成，无侧收缩(见图 12) 。

　　b ) 量水槛顶长度是堰前最大水深的 1 . 5 倍 ~2 . 5 倍，迎水面用 1 ∶ 3 的斜坡与原渠底连接。 堰后

　　GB/T 21303—20 17

　　用较缓的斜面与渠底衔接，也可不设斜面，垂直与渠底衔接。 底部应设排水管。

　　a)量水槛纵断面

　　b)矩形量水槛纵断面 c)梯形量水槛纵断面说明：

　　1 — 渠顶;

　　2 — 水尺;

　　3 — 底槛参考位置;

　　4 — 底槛;

　　5 — 排水管;

　　H —渠道深度，单位为米(m) ;

　　H1 —上游渠道水深，单位为米(m) ;

　　H2 —下游渠道水深，单位为米(m) ;

　　d —超高，单位为米(m) ;

　　P —量水槛高度，单位为米(m) ;

　　Δh —量水槛壅水高度，单位为米(m) ;

　　hc — 临界水深，单位为米(m) ;

　　h1 — 以底槛顶部为基准面的上游水深，单位为米(m) ;

　　h2 — 以底槛顶部为基准面的下游水深，单位为米(m) ;

　　B —量水槛顶宽度，单位为米(m) ;

　　b —渠底宽度，单位为米(m) ;

　　L0 —水尺至量水槛起点距离，单位为米(m) ,一般采用 1 . 0 m ;

　　L1 —量水槛顶长度，单位为米(m) ;

　　L2 —渐变段长度，单位为米(m) 。

　　图 12 量水槛纵横剖面示意图

　　10 . 3 . 3 流量计算公式

　　流量计算公式如下：

　　a) 理论计算公式

　　1) 矩形控制断面流量计算公式：

　　GB/T 21303—20 17

　　cd =(h1/L1 - 0.05)0.013 …………………………( 51 )

　　c u …………………………

　　上述式中：

　　Q —流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ; cd —流量系数，适用于 0 . 1≤h1/L≤1 . 0 ;

　　cv — 流速系数;

　　u —形状系数。矩形：u=1.5,抛物线形：u=2.0;梯形：B>h1 时，u=1.7, B

　　h1 —上游水头，单位为米(m) ;

　　hc — 临界水深，单位为米(m) ;

　　℃1 —上游流速，单位为米每秒(m/s) ;

　　α —流速均匀系数;

　　g —重力加速度，单位为米每二次方秒(m/s2 ) 。

　　图 13 cd 与 h1/L1 之间的函数关系图

　　梯形断面 hc/h1 与渠道边坡m 和h1/bc 的函数关系见附录 F. 2 。

　　b ) 流量经验计算公式

　　由实测资料分析确定：

　　Q=Ah1 n …………………………( 53 )

　　式中：

　　Q —流量，单位为立方米每秒(m3 /s) ;

　　A — 待定系数(由试验或现场率定);

　　h1 —上游水头，单位为米(m) ;

　　n —待定指数(由试验或现场率定)。

　　标准量水槛尺寸及系数查附录 F. 1,矩形与梯形控制断面临界水深查附录 F. 2 。

　　10 . 3 . 4 量水槛设计

　　量水槛设计要求如下：

　　a) 量水槛高度 P，应按修建量水槛后灌溉渠道中水位升高不超过渠顶，并保证自由出流的原则确定 。量水槛淹没度 h2/h1 应控制在 0 . 85 左右，渠道超高 d 一般为正常水深的 20%,量水槛槛顶最小水深应大于 0 . 05 m。

　　b ) 量水槛槛顶长度 L1 =(1 . 5~2 . 5)h1 max 。根据已知渠道水力要素，通过试算进行淹没度校核，并确定渠道超高 d、量水槛高度 P 及槛顶长度 L1 。

　　c) 量水槛几何尺寸应符合附录 F. 1 的规定。

　　10 . 3 . 5 量水槛施工

　　量水槛施工应符合以下要求：