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度校验，指出在不受泥沙淤积和低温的干扰下，测流精度较高。刘鸿涛等 ［１７］ 针对梯形农渠探讨了测控
一体式分水闸门淹没出流下的水力特性。当前对于末级渠道进水闸门流态辨识和流量计算方法的研究
尚不充分，为满足渠系智能配水的需求，闸门测流精度亟待提升。
为解决末级渠道测流设备量水精度偏低的问
题，本文针对测控闸门提出了一种利用闸门结构
和传 感 器 技 术 进 行 流 量 监 测 的 方 法 （专 利 号：
ＺＬ２０２０１０５３２８２８．７） ［１８］ 。末 级 渠 道 测 控 闸 门 由 启
闭结构、门架系统、传感器、监控模块、供电系
统和螺杆等传动机构 ６部分组成，见图 １。结合
前人的研究，基于堰流和孔流原理，探讨了堰流
和孔流 下 测 控 闸 门 自 由 出 流 特 性 的 水 动 力 学 特
征。通过试验明确了闸门的流态转变阈值以及闸
门大、小孔口的分界值，运用量纲和谐原理以及
最小二乘法来率定闸门流量系数模型参数，并构
建流量模型进行测流精度评估，最终提出了系统
图 １ 末级渠道测控闸门示意
的流量计算量纲模型，实现智能闸门的精确测流。

２ 试验装置与方法

闸门试验在国家节水灌溉北京工程技术研究中心庞各庄灌溉试验站的户外进行，气温 １５．９～２０．５℃，
渠内水温为 １４～１６℃。
（ １）试验系统。试验系统包括变频器、潜水轴流泵、引水管道、主渠道、侧渠道、分流器、稳流
栅、矩形渠道、测控闸门、水尺、三角堰和回水渠等设施，如图 ２所示。试验用水为自来水。主渠和
侧渠垂直，主渠来流全部通过侧渠中的测控闸门流入回水渠，形成闭合自循环的供水系统。流道底部
和侧壁均以水泥光滑抹面加工而成，同时在主渠上游安装了分流器和稳流栅以抑制紊流。主渠为长
２５．６６ｍ、宽 １．５０ｍ、底坡 ｉ为 １?８００的矩形渠道；侧渠为长 ５．９２ｍ、宽 １．００ｍ、深度 １．２９ｍ的平坡矩
形明渠。两条渠道的综合糙率系数为 ０．０１４。闸门设置在距离主渠上游 １８．８ｍ的侧渠中，以确保水流
通过闸门时不会形成漩涡。闸门布置在距离侧渠渠首 １．５０ｍ的位置，闸后 ３．５０ｍ处设置三角形薄壁
堰测量过闸流量，将其作为真实值 Ｑ 。
ｍ

图 ２ 试验系统平面布置示意

（２）试验方案。为探究不同开度下测控闸门的水力特性，共进行了 ２４２次水槽试验。其中，采用
测控闸门进行了 ４６组堰流试验和 １７３组孔流试验。为进行对比，用矩形薄壁堰替换测控闸门进行了
２３组矩形薄壁堰过流试验。测控闸门见图 １，矩形薄壁堰采用 ２ｍｍ厚的钢板制成，缺口为锐缘，堰

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