[发明专利]测量挑流消能工消能率的装置及使用方法

权利要求书

1.一种测量挑流消能工消能率的装置，其特征在于：包括水槽，所述水槽上设有桁架，桁架上安装有水深测尺，在水槽的外侧挂有图板，在水槽中设有调节闸门；所述水深测尺包括横向定位杆和垂向标尺杆，横向定位杆两端分别搭接在水槽两侧壁上，垂向标尺杆穿过横向定位杆并于其垂直；所述调节闸门包括调节遥杆、齿轮轨道和挡水闸门，齿轮轨道固定于挡水闸门侧面，与调节遥杆连接，通过调节摇杆带动挡水闸门升降。

2.根据权利要求1所述的测量挑流消能工消能率的装置，其特征在于：所述水槽和图板均采用有机玻璃制作，图板上标有横向和垂向的标尺。

3.一种权利要求1或2所述的测量挑流消能工消能率的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在实验室挑射流试验装置形成挑射流，观察水流入水点及水跃发生起始点位置；

步骤二，以挑射流出水口横向中点为(0,0)点，用标尺量出挑射流最高点(x_max,z_max)和入水点(x₁,z₁)坐标，建立抛物线方程公式1；

z＝ax²+bx+c 公式1

式中，a、b、c由上述量取的三点确定；

步骤三，将图板挂于挑射流入水点附近，调整图板，使其横向和垂向的标尺分别于水平方向和垂直方向平行；

步骤四，通过公式1计算下述z₂，z₃，z₄…，z_n的值：

z₂＝ax₂²+bx₂+c(x₂＝x₁+1*5cm)

z₃＝ax₃²+bx₃+c(x₃＝x₁+2*5cm)

z₄＝ax₄²+bx₄+c(x₄＝x₁+3*5cm)

…

z_n＝ax_n²+bx_n+c(x_n＝x₁+(n-1)*5cm)

步骤五，以挑射流出水口横向中点为(0,0)点为起点，用水笔在图板标出(x₂、z₂)、(x₃、z₃)、(x₄、z₄)…(x_n、z_n)点所在位置，并连成光滑曲线M；

步骤六，透过图板确定光滑曲线M与水槽底坡交点位置，移动垂向定位杆，使其位于交点的正上方一侧；移动水深测尺中横向定位杆，使其位于交点的另一侧并固定，横向移动垂向标尺杆，使其位于水槽正中央并固定，且不接触水面；

步骤七，转动调节闸门中调节遥杆，则挡水闸门垂向运动，增加或减少水槽下游水位，则上游水跃发生位置也将发生改变，当水跃跃前断面刚好在横向移动垂向标尺杆正下方，固定闸门；

步骤八，移动水深测尺中横向定位杆，使其位于水跃跃后断面，松开并垂向移动垂向标尺杆，直至达到水槽底部，读取垂向标尺杆读数，设为h₂，即为水跃跃后断面水深，根据公式2，求出水跃跃前水深h₁；

J(h₁)＝J(h₂)公式2，其中Q为流量，通过水位流量曲线可知Q值，g为重力加速度，A为该处断面面积；

步骤九，根据消能率计算公式公式3，求出此消能工的消能率；

消能率计算公式公式3，其中E_o＝d+h_o+V_o²/(2g)，为鼻坎进口断面相对于下游底板的总能量，E₁＝h₁+V₁²/(2g)，为水舌落点位置断面能量，d为上下游渠道底板高程差，V_o和V₁分别为上下游计算断面平均流速，h_o和h₁分别为计算断面平均水深。