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摘要
中国灌区的常用量水方法中,利用水工建筑物尤其是闸门量水是目前应用最为广泛的,但传统的闸门过流公式众多,实际应用中需区分自由、淹没流态选择对应的公式,理论值与实测值偏差较大。该研究拟提出一种基于实测数据率定的形式简单、可应用于多种流态的流量计算模型。主要采用三维数值模拟的方法,通过建立实际水闸的三维流体力学模型,研究不同流态下的闸门水力特性,并结合室内模型试验和野外原型观测提出基于实测数据率定的流量计算模型。研究步骤为:1)验证基于实测数据的率定模型的有效性及精确性;2)分析该模型应用于闸门不同流态的率定效果,判断其是否可用于自由及淹没孔流建立统一的流量关系;3)对所提出的模型方法进行野外实测数据验证,并进行误差来源分析。结果表明:1)该模型能够进行区分流态的率定且精度较高,90.63%的数据误差在5%以内;2)该模型能够统一自由-淹没孔流率定,使用仿真数据进行统一率定时数据误差在5%以内的占比为86.67%,使用南水北调中线某闸门8、10、11月份验证模型精度达到77.64%的数据误差在5%以内,95%以上数据误差在10%以内的效果。该模型具有简单、光滑连续的特点,在实际工程应用中建议通过大量实测提高模型精度。
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单位武汉大学; 水资源与水电工程科学国家重点实验室
