Melioration and Water Management Melioration and Water Management Мелиорация и водное хозяйство 0235-2524 35092 10.32962/0235-2524-2019-5-41-44 ГИДРОТЕХНИКА, ГИДРАВЛИКА HYDRAULIC ENGINEERING, HYDRAULICS ГИДРОТЕХНИКА, ГИДРАВЛИКА Investigation of the influence of the flow structure on the accuracy of flow measurement before a hydrometric structure in an open channel Исследование влияния структуры потока на точность измерения расхода перед гидрометрическим сооружением в открытом русле Кушер Анатолий Михайлович Kusher Anatoly Mikhailovich ФГБНУ "ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова" Россия ФГБНУ "ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова" Russian Federation 2019 5 41 44 https://mivh.editorum.ru/en/nauka/article/35092/view

Достоверность измерения расхода воды в мелиоративных каналах зависит как от способа измерения и конструктивных особенностей гидрометрического сооружения, так и от кинематической структуры потока перед сооружением, являющейся функцией геометрии канала и шероховатости стенок. В статье приведены результаты исследования влияния профиля скоростей потока в верхнем бьефе гидрометрического сооружения на точность измерения расхода. Для этого проведено физическое и численное моделирование двух конструкций: лотка критической глубины и гидрометрического перепада в прямоугольном русле. Значения расходов воды по данным численного моделировании лотка критической глубины с равномерным и параболическим (1/7) профилем скорости в подводящем канале мало отличаются от экспериментальных значений в лабораторной модели с аналогичной геометрией (δ < 2 %). В отличие от лотка критической глубины изменение профиля скорости только за счет увеличения высоты выступов донной шероховатости на 3 мм вызывает уменьшение коэффициента расхода перепада на 4…5 %. По результатам численного и физического моделирования установлено, что увеличение подпора верхнего бьефа гидрометрическим сооружением уменьшает влияние кинематической структуры подводящего потока, что повышает достоверность измерений расхода воды.

The reliability of water flow measurement in irrigational canals depends on the measurement method and design features of the flow-measuring structure and the upstream flow velocity profile. The flow velocity profile is a function of the channel geometry and wall roughness. The article presents the study results of the influence of the upstream flow velocity profile on the discharge measurement accuracy. For this, the physical and numerical modeling of two structures was carried out: a critical depth flume and a hydrometric overfall in a rectangular channel. According to the data of numerical simulation of the critical depth flume with a uniform and parabolic (1/7) velocity profile in the upstream channel, the values of water discharge differ very little from the experimental values in the laboratory model with a similar geometry (δ < 2 %). In contrast to the critical depth flume, a change in the velocity profile only due to an increase in the height of the bottom roughness by 3 mm causes a decrease of the overfall discharge coefficient by 4…5 %. According to the results of the numerical and physical modeling, it was found that an increase of backwater by hydrometric structure reduces the influence of the upstream flow velocity profile and increases the reliability of water flow measurements.

 вычислительная гидродинамика гидрометрическое сооружение расходная характеристика лоток критической глубины гидрометрический перепад computational fluid dynamics flow-measuring structure discharge curve critical-depth flume hydrometric free overfall

Кушер А.М. Повышение точности расчета гидрометрических сооружений численным методом // Тр. конф. «Инновационные технологии в мелиорации» (Костяковские чтения). М.: ВНИИГиМ, 2011. Kusher A.M. Povyshenie tochnosti rascheta gidrometricheskih sooruzheniy chislennym metodom // Tr. konf. «Innovacionnye tehnologii v melioracii» (Kostyakovskie chteniya). M.: VNIIGiM, 2011. Kusher A.M. Flow-Measuring and Hydraulic Properties of Free Overfall // ICID International Conference «Food Production and Water Social and Economic Issues of Irrigation and Drainage», Moscow, Russia, 2004. Kusher A.M. Flow-Measuring and Hydraulic Properties of Free Overfall // ICID International Conference «Food Production and Water Social and Economic Issues of Irrigation and Drainage», Moscow, Russia, 2004. Кушер А.М., Филиппов Е.Г. Телевизионный метод измерения кинематических характеристик турбулентных потоков // Гидротехника и мелиорация. 1981. № 5. С. 36-38. Kusher A.M., Filippov E.G. Televizionnyy metod izmereniya kinematicheskih harakteristik turbulentnyh potokov // Gidrotehnika i melioraciya. 1981. № 5. S. 36-38. Кушер А.М. Применение численного моделирования в расчете гидрометрических сооружений в открытых руслах // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. Вып. 8. С. 1008-1015. Kusher A.M. Primenenie chislennogo modelirovaniya v raschete gidrometricheskih sooruzheniy v otkrytyh ruslah // Vestnik MGSU. 2018. T. 13. Vyp. 8. S. 1008-1015. ISO 3847. Liquid flow measurement in open channels by weirs and flumes - End-depth method for estimation of flow in rectangular channels with a free over-fall // ISO, Geneva, 1977. ISO 3847. Liquid flow measurement in open channels by weirs and flumes - End-depth method for estimation of flow in rectangular channels with a free over-fall // ISO, Geneva, 1977. Rouse H. Discharge Characteristics of the Free Overfall // Civil Engineering. April 1936. V. 6, № 4. P. 257-260. Rouse H. Discharge Characteristics of the Free Overfall // Civil Engineering. April 1936. V. 6, № 4. P. 257-260. O’Brien M.P. Analysing Hydraulic Models for Effects of Distortion // Engineering News-Record. V. 109, 11, Sept. 1932. P. 313-315. O’Brien M.P. Analysing Hydraulic Models for Effects of Distortion // Engineering News-Record. V. 109, 11, Sept. 1932. P. 313-315. Rajaratnam N., Muralidhar D. Characteristics of the Rectangular Free Overfall // Journal of Hydraulic Research. № 3, v. 6. 1968. P. 233-258. Rajaratnam N., Muralidhar D. Characteristics of the Rectangular Free Overfall // Journal of Hydraulic Research. № 3, v. 6. 1968. P. 233-258.