量水堰

薄壁量水堰是一種使用最早而且精度較高的測流設施。它制造簡單，裝設容易，造價較低，廣泛用于水力學、水工實驗室及灌排渠道上?？蓡为毷褂?，也 可與渠系建筑物配合使用?？勺龀晒潭ǖ幕蚧顒拥?。薄壁量水堰多在鐵制堰板上設置缺口，使水流由缺口通 過時具有銳緣堰流的性質(zhì)。在距堰板上游3-4倍最大過堰水深處設水尺，根據(jù)水尺讀數(shù)(水面超過堰頂?shù)母叨?，即可按堰流公式或事先繪制好的水位流量圖表得到流量。各種量水堰有自由溢流和淹沒出流兩 種流態(tài)，但為了提高量測精度，應盡可能采用自由溢流，但自由溢流要求較大水頭差，對渠道和其它建筑物常帶來不利影響，設計時應進行綜合考慮 。

對標準堰的要求是:

①三角形堰過水斷面為 三角形缺口，角頂向下，頂角可制成30度、45度、60度、 90度及120度，通常采用90度。其特點是，在較小流量時仍有較大水頭，具有較高量測精度，適于測定較小流量。

②梯形量水堰為一上寬下窄的梯形缺口，分一般梯形堰及辛普萊堰(CipPoletti weir)。

最常用者為辛普萊梯形堰，為辛普萊(C .Cippoletti)所設計，堰口側邊為4:1(豎:橫)的斜邊。梯形堰過水能力較三角形堰大，但堰前易引起泥沙淤積，流量小時，精度較差，故要求最小堰上水頭大于5厘米，堰頂長度不宜小于最大堰上水頭的1/3。梯形堰適用于比降較大、含 沙量較小的渠道 。

設在渠道、水槽中用以量測水流流量的溢流堰。最常用的是具有特制缺口的薄壁堰。有些國家還使用由混凝土等場工材料直接砌筑的寬頂堰、三角堰、截頭三角堰等 。

按量水堰缺口形狀，薄壁量水堰可分為三角形堰、梯形堰、矩形堰 及曲線形堰等數(shù)種，可設計成不束窄的或束窄的型式。 矩形堰及曲線形堰在生產(chǎn)上使用較少。量水堰的流量計算公式多為實驗公式，為使流量量測準確，應使堰的工作條件與實驗公式的實驗條件相符。實驗一般是在標準條件下進行的，因此堰的裝設及堰前渠道的流 態(tài)也應符合標準條件，使之成為具有標準工作狀態(tài)的標準堰 。

量水堰槽，測量明渠水流流量的量水建筑物，有量水堰和量水槽。

根據(jù)過流斷面形式不同（見堰流），常用量水堰為薄壁堰，包括三角堰、矩形堰和梯形堰。量水槽有巴歇爾槽和無喉道段量水槽兩種。原理　量水薄壁堰的測流是根據(jù)水力學中薄壁堰流的流量公式，其過堰流量Q和堰上水頭H有一定的函數(shù)關系，如公式所示：根據(jù)量水堰的斷面形式，有不同的流量系數(shù)C和指數(shù)n，這些參數(shù)可通過試驗來確定。這樣通過測量得到的H就可用上式算出流量Q。量水槽的測流原理和量水堰類似，計算公式的形式也一樣，其原理是水力學中的寬頂堰公式，其參數(shù)C、n和量水堰的不一樣，也要通過試驗來確定。以上兩種測流原理都要區(qū)分自由過流和淹沒過流的情況，它們的流量系數(shù)C是有區(qū)別的。應用和發(fā)展　量水堰槽是測量明渠水流流量的主要工具。其結構簡單，量水堰的堰板可用2～4毫米厚的鋼板加工而成，量水槽可用預制混凝土裝配或現(xiàn)澆制成，量測變量少，精度高，所以，在實驗室、灌排試驗站和田間灌排明渠上有廣泛的應用。量水堰主要用在實驗室、站和小型田間渠道，被測流量范圍為0～500升/秒。量水槽主要用在田間明渠，流量范圍為20～1?000升/秒。這種測流工具要測定的只有水位，所以可用簡單的人工觀測水尺測定，也可以用自動觀測儀器來監(jiān)測。發(fā)展趨勢是使用各種傳感器把水位信息傳至儀表，直接轉換成流量。推薦書目　清華大學水力學教研組,董曾南.水力學.北京:高等教育出版社,1995.

量水堰板的形狀很多，實驗室中常用的是矩形堰和三角形堰（圖1、圖2)。

流量計算公式可簡寫成

式中，Q為流量，

如果實測流量變幅較大，可將上述兩種堰型結合起來，構成所謂復式堰，具體構造和尺寸見圖3。堰上水頭（H）與流量（Q)的關系須經(jīng)標準設備率定后方可使用 。