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渠道量水是灌区灌溉用水管理和计划用水的关键技术，是促进节约用水的有效手段。我国北方灌区小型渠道底坡平缓，泥沙淤积问题严重影响量水设施的工作性能，研制水头损失小、壅水高度小且测流精度高可拆卸移动的新型量水设施及其水力特性对于在北方灌区底坡平缓、水源多泥沙的渠道具有很好的应用价值和科学意义。本文在可移动式圆柱体量水槽的基础上，提出了圆头量水柱这一新型量水设施，通过矩形、梯形、U形断面渠道中对其水力特性进行试验研究，并运用FLOW-3D软件，采用RNG k-ε模型对其在U形D40渠道中的水流运动进行数值模拟研究，分析了小型渠道圆头量水柱的水力特性，主要研究内容及结论如下：（1）对圆头量水柱的测流理论进行研究，根据临界流原理推导出了圆头量水柱在矩形、梯形以及U形断面渠道中临界水深的理论流量计算公式。（2）在矩形、梯形、U形渠道中对不同收缩比、不同顺流长度的圆头量水柱进行一系列试验研究，探讨其不同体型下圆头量水柱的壅水高度、上游佛汝德数、临界淹没度、水头损失等变化规律。试验结果表明，矩形断面渠道圆头量水柱适宜收缩比ε范围为0.45~0.60，梯形渠道适宜收缩比ε范围为0.65~0.75，U形D40渠道适宜收缩比ε范围为0.62~0.72，U形D60渠道适宜收缩比ε范围为0.60~0.70，圆头量水柱适宜顺流长度范围：L=3/2D～2D。（3）圆头量水柱驻点水深与流量有很好的相关关系，相关系数均达0.98以上。由于临界水深位置不稳定且难以测量，用驻点水深代替临界水深计算流量具有很好的精度。根据试验数据拟合出矩形、梯形、U形断面形式渠道中圆头量水柱驻点水深和收缩比与流量的关系式，根据该公式计算所得流量具有很好的精度；试验数据得到圆头量水柱的平均临界淹没度S大于0.84，渠道的临界淹没度数值较大，说明圆头量水柱下游水位在较大的自由出流范围内不会影响到上游，不易造成淹没出流。（4）利用FLOW-3D软件，采用RNG k-ε紊流模型，对圆头量水柱在U形D40渠道中的三维水流运动进行模拟，利用试验结果对模拟研究进行验证，通过对比水流流态、水面线变化、流速分布规律等确定了模型的可靠性及模拟结果的正确性。对圆头量水柱在更大流量范围内进行模拟，确定试验所得流量公式具有更大的适用范围，为圆头量水柱的广泛应用提供理论基础。