大单宽流量漏斗式引水廊道栅条参数及流量系数研究

来源：水资源与水工程学报杂志2025年第6期北京时间：

作者：张力文，李晓庆，戚印鑫，汤玉珠

单位：（1.新疆农业大学水利与土木工程学院,2.新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室,3.新疆水利水电科学研究院

摘要：传统底栏栅式渠首因单宽流量偏低，难以满足高引水需求，并制约了引水防沙布置的优化。针对该问题，提出了采用大单宽流量漏斗式引水廊道（替代传统矩形结构），并系统探究栅条参数对流量系数的影响规律。通过设计包含栅条形状、缝隙宽度、倾斜角度和布设方式四因素、三水平的L9(34)正交试验，在6种流量工况下共完成162组物理模型试验。结合极差分析与方差分析，明确了各因素对引水性能的影响显著性；进一步基于量纲分析与多元回归，构建了适用于不同栅条形状的流量系数预测模型。结果表明：漏斗式引水廊道的单宽流量较传统结构提升1.0~1.5倍；栅条倾斜坡度与缝隙宽度对引水流量影响极其显著（F＜F0.1），而栅条形状与布设方式影响不显著；梯形、圆柱形、菱形栅条对应的流量系数模型决定系数R2分别为96.9%、92.9%、93.3%，其中，圆柱形模型相较已有研究，R2提升幅度达-4.0%~11.9%，且均方根误差（RMSE）最小，预测精度最优。研究成果可为高引水需求下的底栏栅式渠首工程提供大单宽流量、参数化、高精度的设计方法与理论支撑。

关键词：底栏栅式渠首,漏斗式引水廊道,大单宽流量,栅条参数,流量系数,量纲分析,多元回归

基金资助：国家自然科学基金项目（52269019）； 新疆维吾尔自治区“三农”骨干人才培养项目（2024SNGGGCC045）