U形渠道测控一体槽闸水力性能数值模拟研究

来源：水资源与水工程学报杂志2025年第3期北京时间：

作者：张文敏，王文娥，曹启，杜怡影，刘渡坤，胡明宇

单位：1.河南水环境勘测设计有限公司,2.西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室

摘要：以推广灌区测控一体化闸门量水技术为背景，设计并研发了适用于U形渠道的测控一体槽闸模型，以推动量水设施的标准化研究。针对标准D40 U形渠道，在不同流量Q和开度e条件下开展测控一体槽闸过闸水力特性的试验与模拟，分析其水力性能的影响因素及其过流能力。结果表明：模拟值与实测值之间具有较高的吻合度，其中流量的决定系数R2为0.957、均方根误差RMSE为0.334，水深的R2为0.952、RMSE为0.378；闸前水流稳定，上游水深随着Q的增大而上升，随着e的增大而下降，下游水面变化趋势与上游相反，各开度下的上游佛汝德数Fr均小于0.5；在流量Q较大及开度e较小情况下，闸前流速分布更为均匀，且闸前、后流速存在显著差异；计算与实测过闸流量的最大相对误差为4.10%，平均相对误差为3.41%，符合灌区量水误差不超过5%的标准要求。研究测控一体槽闸设备能提高灌区测量的精准度，并为灌区量水设备的技术研究提供有价值的参考。

关键词：U形渠道,测控一体,槽闸,佛汝德数,流速分布,数值模拟

基金资助：陕西省重点研发计划项目(2024NC-ZDCYL-02-08)；国家自然科学基金项目(U2243235)；新疆维吾尔自治区重大科技专项(2023A02002)