Page 123 - 2025年第56卷第2期

表 ３ 式（２３）—（２４）的流量预测精度指标值
统计指标 ＭＡＰＥ?％ ＭＲＥ?％ ＣＰ ５％ ?％ Ｒ ２ ＲＭＳＥ
式（２３）计算结果 ２．８９ ８．０ ７９．２ ０．９９５ １．４５ × １０ － ３
式（２４）计算结果 ２．１３ ６．８１ ８９．５ ０．９９６ １．３３ × １０ － ３

对闸门小孔口出流的流量公式（２５）进行精度评价，结果表明，计算值与预测值的相对误差小于
２
－ ４
５％，ＭＡＰＥ为 ２．１６％，ＭＲＥ为 ３．７７％，Ｒ为 ０．９８，ＲＭＳＥ为 ３．６９ × １０ ，ＣＰ 为 ８７．５％，说明预测精度
５％
较高。
因此，本研究提出的末级渠道测控闸门流量计算模型的平均相对误差为 ４．７％，适用于小型渠道
出口或田间进水口处的流量监测与水量计量。

７ 结论与展望

为实现利用闸门结构精确量水，本文针对末级渠道测控闸门自由出流时的水力性能开展了量纲分
析与水槽试验研究，通过模型率定与验证，提出新的流态辨识方法，并提供了适合闸门宽底坎过流结
构的流量公式，解决了现有闸门测流公式误差大的问题。主要结论如下：
（１）提出了测控闸门流态识别方法与判别阈值，为利用闸门结构测流奠定了基础。自由出流工况
下，当闸门相对开度 ｅ?Ｈ ≤１．０３３时，过闸流态为孔口出流；反之为堰流。测控闸门在不同开度下存在
大、小孔口之分，当 ｅ?Ｈ＞０．１４时闸门为大孔口出流，反之为小孔口出流。
ｃ
（２）本文提出闸门结构测流堰流模型式（２１）的适用范围为：０．０７ ≤Ｈ?Ｐ ≤０．６４，ｂ?Ｂ ＝ ０ ．３０，０．０３５ｍ ≤
Ｈ ≤０．３０ｍ，使用该公式计算流量比采用矩形薄壁堰测流公式的精度平均提高 ２６．３％，平均测流误差为
４．７％。
（３）本文提出的闸门结构测流的孔流模型涵盖了大、小孔口出流的流量计算公式（２３）—（２５），通
过试验验证，平均测流误差在 ２．９％以内。大、小孔口流量公式的适用范围分别为：０．１４４ ≤ｅ?Ｈ≤２，
ｃ
ｅ ≥０．０４ｍ和 ｅ?Ｈ≤０．１４，０．０２ｍ ≤ｅ ≤０．０４ｍ。在实际应用中，可以将闸门大、小孔口出流的流量系数
ｃ
分别设定为 ０．７和 ０．８４６，不仅能简化计算，还能使均方根误差减少约 ８．３％。
综上，末级渠道测控闸门流量模型的平均相对误差为 ４．７％。该模型可在最大设计流量为 １２０Ｌ?ｓ、
ｂ?Ｂ比值为 ０．３０，且上游行近渠槽的弗劳德数小于 ０．０５的末级渠道灌溉系统中承担测流任务。后续将
深入研究测控闸门在灌区自动化领域的应用，为采用流量模块实现测控闸门动态量测与远程调控提供
支撑。

参 考 文 献：

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