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巴歇尔槽

/Parshall flume/
最后更新 2022-12-23
浏览 239
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用于明渠流量的量水设施。简称巴氏槽。

英文名称
Parshall flume
简称
巴氏槽
所属学科
水利工程

1922年,美国R.巴歇尔[注]通过对文丘里量水槽的改进,研制出巴歇尔槽。后来美国土木工程师学会以其名字命名。经过数十年的试验研究,巴歇尔槽已成为世界上应用最广的量水设施之一。

由进口收缩段、喉道段和出口扩散段3部分组成。巴歇尔槽通过将水流侧向收缩形成临界流,使得流量和水位形成单一的相关关系,于上游和下游特定位置测出水深,就可以计算出相应的流量。巴歇尔槽的计量关键部位为槽内喉道段,因无堰坎,适用于天然水流和污水计量。进口收缩段底板应保持水平,进口收缩段的侧墙与轴线应成11º19ˊ的扩散角,出口扩散段的侧墙与轴线应成9º28ˊ的扩散角,喉道底板的坡降为3:8,出口扩散段底板的逆坡坡度为1:6。量水槽上下游护底长为槽底高(P)的函数:上游护底长(L1)=4P,下游护底长(L2)=(6~8)P

临界流产生在靠近喉道进口收缩断面下游附近。量水槽内水流流速较快,喉道内水面波动很大,直接在槽中测定水位精度难以保证,因此,实际测流中往往在槽壁后设置观测井,上下游水尺均设置在观测井内。观测井井底比槽坎低20~25厘米。观测井与量水槽可用平直的金属管或混凝土管或塑料管连接,管子的中心线应高出槽底3厘米。上游水尺位于喉道上游距喉道首端2/3A处,A进口段边墙长。进口段边墙长(A)、进口收缩段轴线长度(B)、 出口段下游底宽(C)、边墙高度(D)是喉口宽度(W)的函数,其关系为:A=0.51W+1.22,B=0.5W+1.20,C=W+0.30,D=1.2W+0.48;下游水尺位于喉道末端以上5厘米的槽壁处。上下游水尺零点均与进口收缩段底板高程一致。喉道宽度在0.75米以下且水流平稳的量水槽,水尺可设在侧壁上;喉道宽度在0.75米以上和水流不稳的量水槽,宜在槽外设静压井。观测井要无漏水现象,井上加盖,避免杂物入内。

巴歇尔槽共有22个标准型号,最大喉道宽度15.23米,上游最大水头1.82米,最大流量92.3米3/秒,测流精度误差一般公认为2%~5%。巴歇尔槽槽型的选择应考虑流量变化范围、有效水头、最大淹没度、渠道特性、水头损失、水流含沙情况、经济条件等因素。巴歇尔槽大小不应随意改变,可按比例缩放标准设计中给定的各部尺寸,具体尺寸确定应根据工程地点渠道的实际情况及水流条件,选择与测流要求最接近的标准尺寸。根据其出流方式的不同,选择自由流或淹没流不同工况的公式计算流量。巴歇尔槽结构见图。

巴歇尔槽的优点是:水头损失小,约为堰式测流设施的四分之一;抗淤积能力强,水中即使有固态物质也几乎不沉淀;输配水影响小,接近流速的影响小以及对下游侧的水位影响也比较小。其缺点是:形状复杂,施工困难,造价较高,而且为了提高计量精度必须要求各部分尺寸准确。巴歇尔槽适用于农业灌溉用水渠道、城市供水引水渠、工业用水引水渠及相关的排水渠等多种明渠水量监测。

巴歇尔槽结构示意图F喉道段长度 G出口扩散段轴线长度 N槽脊高度 K出口段末端至脊顶的高度 x下游观测孔与槽底的高差 y下游观测孔与槽底的水平距离 b进、出口宽度巴歇尔槽结构示意图

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