大型渠道弧形閘門過流公式測試比較

崔 巍，吳 鑫，陳文學，穆祥鵬

（1.中國水利水電科學研究院 流域水循環模擬與調控國家重點實驗室，北京 100038；2.武漢大學 水資源與水電工程科學國家重點實驗室，武漢 430072）

0 引 言

【研究意義】弧形閘門是大型渠道輸水工程常用的水力調控設施。過流公式作為閘門調控的依據，其計算精度直接關系到工程運行調度的效果。【研究進展】圍繞多種弧形閘門過流公式，已開展許多相關研究。劉國強等[1]采用武水經驗公式、李煒《水力學》公式[2]等估算了南水北調中線渠道弧形閘門的過流能力；穆祥鵬等[3]基于實驗室水槽模型數據和工程實測數據，對比分析了南科院經驗公式和無量綱公式的計算效果；曹玉升等[4]采用遺傳程序方法建立了大型弧形閘門過流公式，使用實測數據進行了率定。郭永鑫等[5]基于已有試驗數據分析，提出了基于綜合能耗系數的弧形閘門流態辨識方法和流量計算模型。

【切入點】分析發現，傳統經驗公式應用時，常常缺少對閘孔出流特性的分析，忽視對公式適用性的判定。此外，率定公式時，采用的數據樣本常常較少，覆蓋區間較窄，尤其是高潛流比區間，難以全面反映閘門的水力特性。另外，近年來國外常用的一些公式，如無量綱公式[6-7]，CAP公式[8]，二次型經驗系數公式[9]等，在國內表現如何，缺少大樣本測試分析。

【擬解決的關鍵問題】以南水北調中線干渠嚴陵河閘為對象，以涵蓋其設計流量17%～98%的約18 000組實測數據[10]為樣本，分析閘下弗氏數、孔堰流分界點等過流特性，評估國內外常用的7種閘門過流公式的適用性，比較數據擬合R2、流量計算誤差、平均絕對誤差等性能，為大型弧形閘門的公式選擇和率定提供參考。……