U形渠道弧底平板闸门水力性能研究

来源：水资源与水工程学报杂志2023年第6期北京时间：

作者：张宽义，康亚腾，胡明宇，王世隆

单位：（1.河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司,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：为解决灌区U形渠道缺少流量测控设施的问题，根据U形渠道断面尺寸设计一种弧底平板闸门，由闸板和闸墩组成。设计1 ∶1、2 ∶3、1 ∶2共3种收缩比的闸门，采用原型试验和数值模拟相结合的方法研究弧底平板闸门的水力性能。结果表明：不同收缩比的闸门水面线变化规律基本一致，但水头损失随着收缩比的减小而增大。优选收缩比为1 ∶1的弧底平板闸门作为U形渠道测控设施，建立闸孔出流测流公式。通过Flow-3D软件得到渠道弧底平板闸门上、下游断面水流流速和佛汝德数沿程分布规律，不同开度下的闸前流速分布规律一致，最大流速位于中垂线处自由水面中心以下区域。闸门上游佛汝德数小于0.5，符合测流条件，下游佛汝德数最大值的区域集中于闸后贴近渠壁两侧的自由水面。研究结果可作为U形渠道测控设施的设计和优化提供依据。

关键词：弧底平板闸门,收缩比,U形渠道,水力性能,数值模拟,模型试验

基金资助：国家自然科学基金重点项目（U2243235）； 河北省水利科研与推广计划项目（2023-81）