水工建筑物测流规范.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流水工建筑物测流规范.精品文档.中华人民共和国行业标准水工建筑物测流规范Measurement of discharge by hydraulic structuresSL2092主编部门:山东省水文总站批准部门:水利部目 次第一章 总则 第二章 设施布设与观测 第一节 测验断面布设 第二节 观测设备的安装 第三节 高程、断面、建筑物尺度测量 第四节 水位、水头观测 第五节 闸门开启高度和开启孔数观测 第六节 流态观测与判别 第三章 流量系数率定、综合和检验 第一节 流量系数现场率定 第二节 流量系数综合 第三节 模型试验和经验流量系数的应用
2、第四节 流量系数检测 第五节 流量系数检验 第四章 堰流流量推算 第一节 自由堰流 第二节 淹没堰流 第三节 感潮堰流 第五章 孔流流量推算 第一节 自由孔流 第二节 淹没孔流 第六章 隧、涵洞流量推算 第一节 有压、半有压自由管流 第二节 有压、半有压淹没管流 第三节 无压管流 第四节 进口段设置有压短管和闸门的无压自由管流 第七章 水电站和电力抽水站流量推算 第一节 水电站流量推算 第二节 电力抽水站流量推算 第八章 流量测验不确定度估算 第一节 一般规定 第二节 流量测验误差来源 第三节 单项不确定度估算 第四节 一次流量推算值综合百分不确定度估算 附录一 量的符号与计量单位 附录二 测
3、验表式和填表说明 附录三 弧形闸门垂直开启高度换算方法 附录四 堰流流量系数计算方法和图表 附录五 管、洞临界坡计算和流量系数查算表附录六 流量不确定度估算实例 附加说明 第一章 总则第1.0.1条 为了给利用已建的水工泄水建筑物施测流量提供技术标准,保证成果质量,特制定本规范。第1.0.2条 凡使用以下类型的水工建筑物测流者,均应遵守本规范。第1.0.3条 本规范中有关水文测验的术语、符号和含义,均遵守国家标准GBJ9586水文测验术语和符号标准中的规定。本规范专用术语和符号规定如本规范附录一所示。流量测验的基本要求和率定流量系数的流速仪法测流、水位观测、普通测量,应遵循国家标准GBJ138
4、90水位观测标准及现行河流流量测验规范的有关规定。流量系数关系线(式)的检验,可参照水文年鉴编印规范SD24487中的有关规定。第1.0.4条 用于测流的标准型式水工建筑物,其边界条件和水力条件应符合下列要求。一、堰闸、无压洞、涵等过水建筑物能对水流产生垂直或(和)平面的约束控制作用,形成水面明显的局部降落,产生一定的水头或水头差。遇有淹没出流时,建筑物上下游的水头差不应经常小于0.05m。淹没度(h1/H)不应经常大于0.98。二、堰闸、无压洞、涵等过水建筑物的上下游进出口和底部均不能有明显影响流量系数稳定性的冲淤变化和障碍阻塞。三、位于河渠上的堰闸进水段,应有造成缓流条件的顺直河槽。河槽的
5、顺直段长度不宜小于过水断面总宽的3倍。有淹没出流的堰闸,下游顺直河段长度不宜小于过水断面总宽的两倍。第1.0.5条 确定水工建筑物流量系数有现场率定、模型试验、同类综合和经验系数等方法。采用哪种方法确定流量系数,应根据建筑物条件、资料精度要求及经济效益等综合考虑。一、设于水工建筑物处的基本水文站以及资料精度要求较高的专用水文站,都应现场率定流量系数。二、非标准型式的水工建筑物,根据实际情况,对流量系数进行现场率定,或直接用实测水力因素和流量建立关系,推求流量。三、水库基本水文站或重要专用水文站的溢洪闸、分洪闸由于溢洪的机遇很少,难以取得现场率定的流量系数资料,但符合第1.0.4条标准型式水工建
6、筑物的要求条件时,均可应用模型试验、同类型综合的流量系数或直接应用本规范推荐的经验流量系数推求流量。四、设在水工建筑物处的一般专用水文站、辅助水文站和进行水文调查的堰闸等建筑物,如符合第1.0.4条的要求,或不具备现场率定流量系数的条件,均可用同类型综合流量系数或本规范推荐的经验流量系数推求流量。无论用哪种方法确定的流量系数,当应用一定时间以后,只要有条件都应检测原流量系数。第1.0.6条 根据基本水文站的类别,流量测验精度应按照现行河流流量测验规范中的规定分为三类。根据工程和测验条件不同,流域机构或省级主管部门可对各站的精度类别作适当调整。对于一般的专用水文站、辅助水文站和水文调查点均可遵照
7、现行河流流量测验规范中规定的第三类精度要求执行。第1.0.7条 设于水工建筑物处的水文测站,必须对建筑物的型式、结构、水力特性及边界条件等作详细调查了解,搜集有关资料,编制“考证簿”,作为技术档案长期保存。考证簿应固定格式。编好后,如工程型式、结构、标准、水力特性及边界条件等发生变化,或上下游河槽、水准点、基面、断面、测验设施发生变化,都应对考证簿进行补充修订。水文站每10年(公历逢5年份)应对考证簿进行一次全面检查和补充修订。并应将旧考证簿作为技术档案保存。考证簿的表式内容和填制要求见本规范附录二。第二章 设施布设与观测第一节 测验断面布设第2.1.1条 堰闸水尺断面应按下列要求布设:一、河
8、、渠堰闸上游基本水尺断面应设在堰闸进口渐变段的上游,其距离应根据表2.1.1确定。当堰闸上游水流受到弯道、浅滩等影响可能产生横比降时,则应在两岸同一断面线上分别设立水尺。二、水库溢洪闸(道)上游基本水尺断面,应根据下列情况布设:1.当堰闸上游进水段长度超过表2.1.1的规定时,则按表2.1.1的规定设立闸上游水尺断面。2.当堰闸进口前为开阔水面(如湖泊或水库),如坝前水尺距堰闸较近(不宜超过500m),且水流不受阻隔时,可用坝前水尺代替堰闸上游水尺。3.当堰闸上游虽无顺直进水段,坝前水尺距堰闸较远(超过500m),坝前水位对堰闸出流反映不灵敏时,则应在堰闸上游进口附近、避开堰闸引起的壅水或跌水
9、影响处,设立专门的上游水尺。三、堰闸下游水位有独立使用价值的,应设立下游基本水尺断面。断面位置应设在堰闸下游水流平稳处,距消能设备末端的距离,应不小于消能设备距堰闸距离的3倍。当测流断面设在堰闸下游时,可将下游基本水尺断面与测流断面重合设立。四、有淹没出流的堰闸,应在闸后淹没水跃区附近设立堰闸下辅助水尺。当设置有困难时,可用堰闸下游基本水尺代替观测。五、当流速仪测流断面与堰闸上下游基本水尺断面相距不远时(两处水位差不大于1cm),可用堰闸上下游基本水尺代替;如两断面相距较远,则应专门设立测流断面水尺。第2.1.2条 隧洞、涵洞(管)水尺断面按下列要求布设:一、洞上游基本水尺断面应设在进水口附近
10、水位平稳处。建筑物进水口附近如已设有其它用途的水尺,则可借用。二、有淹没出流的隧洞、涵洞,应在洞口附近水流平稳便于观测处,设立下游辅助水尺。第2.1.3条 水电站、电力抽水站水尺断面应按下列要求布设:一、水电站、电力抽水站:站上水尺断面应设于建筑物进水口附近水流平稳便于观测处。站下水尺断面应设于建筑物出水口附近水流平稳便于观测处。二、属于下列情况的水电站和电力抽水站可以不设站下水尺:1.计算水头用站上水位减喷嘴中心高程的冲击式水轮机电站。2.出水管口位于水面以上,用管口中心高程减站上水位计算扬程的电力抽水站。第2.1.4条 流速仪测流断面应按下列要求布设:一、为对流量系数进行现场率定和检验,应
11、在泄水建筑物的上游或下游附近设立流速仪测流断面。二、流速仪测流断面,宜设在建筑物下游河(渠)道整齐、顺直,水流平稳的河(渠)段上。测流断面距消能设备末端的距离应不小于消能设备距堰闸距离的5倍。三、当在建筑物下游选择不出适宜的测流断面时,则可在建筑物上游的适宜位置,设立测流断面,并应符合以下要求:1.建筑物上游应有足够长度的顺直平缓河段,流速分布正常,处于缓流状态,顺直河段长度,一般应不小于过水断面总宽的3倍。当堰闸宽度小于5m时,顺直河段长度应不小于最大水头的5倍。2.无闸门的堰,测流断面设于堰上游水流平稳处,与堰进口的距离,应不小于水尺断面至堰的距离。高堰则应避开堰坎对断面垂线流速分布的影响
12、。3.有孔流出现的堰闸,测流断面距闸的距离要远一些,要避开闸门阻水对断面流速分布的影响。4.当闸门经常处于小开度运用,闸前水深较大,流速很小,流速仪难以测定流速时,则不宜将测流断面设于闸上游。5.在堰闸上游测流时,要特别注意安全,一般不宜用船测流。四、测流断面离开建筑物不宜过远,应避免区间分流或汇入以及河槽调节水量的影响。第二节 观测设备的安装第2.2.1条 观测闸门开启高度的设备应按下列要求安装:一、每孔闸门的上边,都应装置便于直接观读闸门开启高度的标尺。闸门开启高度观测标尺的零点,应从闸门关闭时的上边缘开始,向上刻划在闸墩壁上便于观测处,标尺应刻划至厘米,闸门上边缘应装有指针,与标尺刻划相
13、切,对准读数,以保证观测精度。用钢丝绳悬吊的闸门,当用钢丝绳收放长度观测闸门高度时,应注意钢丝绳在开闸和关闸中由于受力不同而有伸缩,特别在关闸时由于钢丝绳的松弛,造成开启高度的观测误差要进行改正。二、弧形闸门的开启高度,应换算为垂直高度,换算方法见本规范附录三。三、用闸门开高指示器或自记仪器观测闸门开启高度时,要求指示器和自记仪能读到0.01m,并经常校正零点位置,以保证观测精度。四、水库输水洞、隧洞、涵洞设置的闸门多数在洞内,难以直接观测闸门的开启高度,可用柔性好的细钢丝绳,系在闸门上,同时用适宜重量的悬锤,将细钢丝绳吊在闸门启闭机房内的定滑轮上,另在悬锤的一旁设置观测闸门开启高度的标尺,标
14、尺应刻划至厘米。当闸门启动时,悬锤下降的距离即为闸门的开启高度。用丝杠启闭的平板闸门,可在丝杠一侧竖立垂直标尺,在丝杠适宜部位设立固定指针,以观测闸门开启高度。第2.2.2条 水位观测设备、水准点、测量标志等设施的设置要求,均应按照国家标准水位观测标准规定执行。第三节 高程、断面、建筑物尺度测量第2.3.1条 一般测量技术要求,精度指标,均应符合现行河流流量测验规范和水文普通测量规范的有关规定。第2.3.2条 堰顶、闸(洞)底高程,水电站、电力抽水站出水管口中心高程,均用四等水准测量。高程测定以后,可根据情况,每隔510年复测一次,当有变动的迹象时,应随时复测,检验原用高程。高程测量记至0.0
15、01m,取用至0.01m。第2.3.3条 水工建筑物上下游基本水尺大断面的测量次数要求:冲淤变化较大的河流,每年测量一次;河槽稳定的河流,其水位与面积关系点偏离曲线不超过2%时,第35年测量一次;闸前后无冲淤变化以及无进水段的堰闸、隧洞、涵闸、水电站、电力抽水站等均可不进行大断面测量。第2.3.4条 流速仪测流大断面和水道断面的测量次数,按现行河流流量测验规范规定执行。第2.3.5条 建筑物过水断面宽度,应用钢尺往返精确测量,并分别测记其最高水头变幅内上、中、下三个部位的数值,取其平均数,测量误差要求控制在1/500以内。当堰闸单孔过水断面宽度大于10m时,绝对误差不超过0.02m。一次测定以
16、后,只在有变动的迹象时,再行复测。建筑物其它有关尺度,如顺水流方向的堰厚,闸墩厚度、长度,闸门高度,弧形闸门的圆弧半径、支点高,消力池(坎)的长、高、宽等,一般均可采用工程竣工后经过核实的资料。当缺少这种资料时,要作实地测量。测量时可用一般的测量仪具,精确到0.01m。第一次测量以后,只在有变动的迹象时,再行复测。第2.3.6条 水准点、校核水准点和水尺零点高程的设置及高程测量,大断面测量要求及测量标志的设置,均按照国家标准水位观测标准和现行水文普通测量规范的有关规定执行。第四节 水位、水头观测第2.4.1条 使用水尺和自记水位计时的水位观测要求,按国家标准水位观测标准规定执行。另根据水工建筑
17、物水位观测的特点,本规范作下列补充规定:一、人工观测水尺时,在每次闸门开启和关闭过程中(包括开始开闸和开闸终止、开始关闸和关闸终止)及变动前后过程中,一般应每0.51.0小时加测水位一次,待闸门变动终止、水位基本稳定后,再观测水位一次,以后转入正常水位观测。二、淹没出流时,建筑物上下游基本水尺和闸下辅助水尺,必须同步观测。第2.4.2条 水头观测计算方法如下:一、上游实测水头(h),用建筑物上游基本水尺观测水位减堰顶(闸底)高程求得。二、下游实测水头(hL),用建筑物下游水尺观测水位减堰顶(闸底)高程求得。一、总水头(H)计算用下式:四、水头差(同水位差)(Z),用上游水位减堰闸下(或闸下游)
18、水位求得。上游水位应包含上游行进流速水头在内。第2.4.3条 水头应用应按下列规定执行:一、用于单站现场率定流量系数推求流量时,可用实测水头代替总水头。二、用于流量系数综合,研究流量系数规律,且进口段的行近流速较大(v00.361h)时,应采用总水头。第五节 闸门开启高度和开启孔数观测第2.5.1条 每次开闸、关闸及闸门有变动时,应随时测记闸门的开启高度、开启孔数、开启时间及闸孔自左至右的编号。当各闸孔闸门开启高度不一致时,应分别记载其开启高度及闸孔编号。当出现各闸孔闸门开启高度及流态不一致以及闸门两边不等高、闸门漏水等情况时,均应在记载簿的备注栏内注明。当闸门提出水面后,不记开启高度数时,仅
19、记“提出水面”字样。第2.5.2条 闸门开启高度要求测记至0.01m。第2.5.3条 应将弧形闸门开启的弧形长度换算为垂直高度,作为弧形闸门的开启高度。闸门落点在堰顶时,以闸门底边距堰顶最高点的垂直距离作为闸门开高;当闸门落点在堰顶下游时,闸门开启高度可有两种计算方法:一种是当用现场率定流量系数推求流量时,仍可用闸门落点在堰顶的开高计算方法计算闸门开启高度。另一种是当用经验流量系数推求流量或作流量系数综合分析时,应用闸门底边距堰面的最短距离作为闸门开启高度,事先可计算出弧形闸门开启角度与开启高度的关系图或关系表,以备查用。第2.5.4条 用启闭机的记数器测记闸门开启高度时,应经常校正零点,由于
20、悬吊闸门钢丝绳伸缩造成的读数误差,应及时检验校正。第2.5.5条 闸门开启高度必须由观测人员现场直接观测记载,不得由他人传报记录。第六节 流态观测与判别第2.6.1条 水工建筑物出流有堰流、孔流、管流三种,其中又分为自由流、淹没流、半淹没流。管流可分为无压流、有压流和半有压流。第2.6.2条 流态观测以目测为主,当遇到不易识别的流态,以及缺乏流态观测记录时,可辅以有关水力因素的观测资料进行分析计算,确定流态。流态观测应与水位观测同时进行并作记录。第2.6.3条 自由孔流和自由堰流分界可按下列方法判别:一、当堰闸闸门或胸墙接触水面对过闸水流起到约束作用时为孔流,闸门或胸墙不接触水面时为堰流。闸门
21、或胸墙是否接触水面,主要由观测员目测确定。二、现场未能观测记录下孔、堰流的分界或观测有误时,可根据堰闸型式和实测的闸门相对开度(e/H)值进行判别:第2.6.5条 自由孔流可按下列方法判别:一、宽顶堰闸(包括平底闸)闸下水位低于闸门底边,即闸下水头小于闸门开启高度(hLe),闸下游水头没有淹没垂直收缩断面,闸孔出流不受下游水位影响。二、实用堰闸和跌水壁闸,水流过闸后水跃产生在堰壁以下,且堰下水位低于堰顶。第2.6.6条 淹没孔流可按下列方法判别:一、宽顶堰闸(包括平底闸)闸下出现淹没水跃,水跃前端接触闸门,闸下水头高于闸门底边,即闸下水头大于闸门开启高度(hLe)。二、实用堰闸和跌水壁闸,闸下
22、水位高于闸门底边,闸下出现淹没水跃,水跃前端接触闸门底边。第2.6.7条 半淹没孔流,发生于实用堰闸和跌水壁闸。闸下水位高于堰顶,低于闸门底边,界于自由流和淹没流之间。第2.6.8条 平底平板门闸的孔流与堰流及自由流与淹没流几种流态,均可用图2.6.8进行判别。图2.6.8中分A、B、C、D、E五个区,在应用时,根据实测e/H和hL/H值,在图上查得纵横坐标值延线交于所在区,即为所求流态。第2.6.9条 隧洞、涵洞(管)自由管流和淹没管流判别:一、有压、半有压洞(管)出流:主要观测下游洞口是否被淹没,如洞下游出口处水位高出洞顶部,洞口全部淹没即为淹没流,反之洞下游水位低于洞顶,洞口不被淹没即为
23、自由流。二、无压短管出流:当hL0.75H时,即为淹没流。(hL为洞下游水头,即洞口底板高程与下游水位之差)。三、无压长管出流:均为淹没出流。无压流的长管与短管的判别见第六章第6.3.2条。第2.6.10条 隧洞、涵洞(管),有压、半有压,无压流判别,可根据洞内水流的充满情况决定。洞内全部为自由水面时,为无压流。洞内全部充满水,没有自由水面,或自由水面很少时,为有压流。洞内自由水面不固定或只有部分自由水面时,为半有压流。当上游洞口露出水面时,则为无压流。当洞内闸门后的管流状况难以直接观测时,可用下列指标判别:一、具有各式翼墙进口。隧洞横断面为矩形或接近矩形:H/D1.15,为无压流;1.15H
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