参数化 V 型缺口堰方程，用于排水控制结构中的流量监测

我们开发了一种用户友好的在线工具，排水管理专业人员可以使用它来准确估计专业条件和水控制结构尺寸的排水量。随着越来越多的田间边缘和排水管理保护措施被设计和实施，我们正在尝试协调这些数据以进行比较并跟踪这些做法的绩效。我们的方案提供了一个易于使用的在线工具，可以让其他研究人员快速了解流态以及如何计算他们系统中的流速。

我们的发现将提高我们理解需要监测流量的系统性能的能力。这项工作还将改进对营养物质和排水流失的跟踪。我们的结果为研究人员和机构监测排水流量提供了一种统一的方法。

未来的工作将包括不同大小和配置的控制结构，以确保工具在各个应用程序中的准确性。首先，将控制结构的入口部分连接到泵组件，该组件由泵、流量计和必要的管道、配件和阀门组成。然后将控制结构的出口部分连接到排水管。

使用卷尺测量 V 型缺口堰的顶部宽度和深度，然后测量止动原木和 V 型缺口堰与排水控制结构相配合的轨道之间的距离。现在，在轨道之间一次插入一个停止日志。将额外的止动日志堆叠在控制结构中现有日志的上方，直到达到所需的高度，然后将堰板牢固地放置在顶部止动日志上方。

现在使用卷尺测量控制结构的内部高度以及控制结构顶部与 V 型缺口堰顶部之间的距离。使用方程计算 V 形槽口波峰从控制结构底部的高度。然后将压力计管或静水井牢固地连接到控制结构上。

将卷尺贴在压力计旁边的控制结构外壁上，零值对应于控制结构内部的底部。启动泵，让水充满进水室，确保水流过堰。调整阀门和泵组件，选择大约每分钟 15 至 25 加仑的流量，监控流量计上的显示。

让流量稳定至少三分钟，如果扬程小于 2 英寸，则增加流速。流量稳定后，记录流量计的流量读数。在两分钟内连续读取 8 到 10 个读数，并计算平均流速。

现在测量静水井或压力计管中的水高。如果水位波动，请记录 30 秒内的高低读数并确定平均高度。然后使用方程计算头部。

将流速每分钟增加约 15 至 20 加仑，并等待其稳定以获得流速和相应的扬程。将流速至少再增加五倍，直到水位达到 V 型槽口顶部附近。在 Excel 电子表格中输入扬程值和相应的流速。

要在头部中绘制测得的流速，请选择数据范围，然后单击 Insert，然后单击 Charts 和 Scatter。要适应幂函数，请右键单击图表中的数据点，然后选择 Add trend line（添加趋势线），然后选择 Power（幂）、Display equation on chart（在图表上显示方程）和 Show R-Squared value on chart（在图表上显示 R 平方值）。单击网页上的堰流方程系数计算器。

使用单选按钮在公制 SI 和 US 惯用单位之间选择单位。在 Size of control structure （控制结构的大小） 部分中，保留默认选择 6 英寸或 15 厘米，因为用户提供了自己的 Weir 方程系数。单击 Yes 以响应提示：Do you have your own calibration equation？

并输入参数 A 和 B 的值，对应于 V 型槽口中包含的流方程。在工具的 Input （输入） 部分中输入堰规格的值。从 V 型缺口堰方程表的系数中检索溢流的系数值，并从工具的 Results 部分检索相对于水头的流速图。

如前所述打开该工具，然后使用单选按钮选择控制结构的单位和大小。单击 No 以响应 Do you have own calibration equation？（您有自己的校准方程吗？输入 Weir 规格的值。

从表中检索具有 V 型缺口堰和溢流的流量的系数值，并在工具的“结果”部分中检索相对于 V 型缺口波峰的流速与流深的关系图。在多室控制结构中，将该工具提供的堰系数用于下游堰，由于流速增加，可能会导致高扬程下的流速不正确。在 15 厘米、20 厘米和 30 厘米的 Agri Drain 控制结构中校准不锈钢 45 度 V 型缺口堰表明，使用专用堰方程可以高精度地估计 V 型缺口内的流速，均方根误差小于 0.20 升/秒，百分比偏差小于 1。

使用堰流方程系数计算器工具中的堰方程系数估计的溢流流速与测量值相似。