完善我国灌区量水设施,实现农业用水的精确计量,对推行我国农业水价综合改革、实施最严格的水资源管理制度,以及促进我国农业节水均具有重要意义。针对灌区小型渠道数目多,需测控的断面多,而宜采用的移动式量水设备仍不够完善的问题,结合U形渠道在灌区中应用广泛的特点,借鉴移动式薄板量水槽和圆柱量水槽的优点,设计了一种U形渠道板柱结合型便携式量水槽。在探讨量水槽测流机理的基础上,对板柱结合型便携式量水槽开展原型试验和数值模拟,分析5个不同渠道底坡坡度,7个过槽流量(流量范围为15—45L/s)和5种不同收缩比工况下的水力特征,并应用量纲分析法建立测流公式,结合数值模拟方法将板柱结合型便携式量水槽与以往的圆柱量水槽、带尾翼的圆柱形量水槽、椭圆形量水槽和桥墩形量水槽的水力性能进行了对比分析。取得的主要结论如下:(1)板柱结合型便携式量水槽测流精度高,满足灌区测流要求。试验过程中以量水槽圆柱体内水深代替驻点水深,提高了测量精度。试验结果表明量水槽具有较好的水位~流量关系,在量纲分析原理的基础上,回归分析获得了适用于不同坡降、不同收缩比条件下的测流公式。影响量水槽过流条件的主要物理参数有:渠道底坡坡度、量水槽收缩比、驻点水深、量水槽喉口断面处的水面宽度以及重力加速度。量水槽上游壅水高度在1.85—13.69cm之间,临界淹没度在0.70—0.91之间,槽前弗汝徳数(F_r)均小于0.5;平均相对误差为2.07%。(2)数值模拟结果与原型试验结果较吻合,数值模拟可以较准确地反映板柱结合型便携式量水槽过槽水流的状况。量水槽上游水流流速及F_r较低,流线分布较为均匀,水头损失较小;水流流经量水槽时,流速及F_r增大,流线发生明显弯曲,水头损失增大,F_r在量水槽最大收缩断面稍偏下位置增大至1,形成临界流;量水槽两侧的水流在量水槽下游汇合、发生碰撞,并形成回流区和旋涡区,在此过程中造成较大的水头损失;渠槽系统的下游水流流速、F_r及水头损失较小,流线分布较均匀。(3)与以往移动式量水槽相比,板柱结合型便携式量水槽具有体积小,易于携带的优点。带尾翼的圆柱形量水槽水跃长度显著大于其他几类量水槽。上游壅水高度和水头损失均为桥墩形量水槽>板柱结合型便携式量水槽>椭圆形量水槽>带尾翼的圆柱形量水槽>圆柱形量水槽。驻点断面的弗汝徳数为桥墩形量水槽>板柱结合型便携式量水槽>圆柱形量水槽>椭圆形量水槽>带尾翼圆柱形量水槽。移动式量水槽只需在测流时临时安装在渠道中,测流时间一般不超过5分钟,板柱结合型便携式量水槽虽壅水高度和水头损失较大,但不会出现泥沙淤积,渠道过水能力降低等问题。在流量较大时可选用收缩比较大的量水槽,以免上游水深超过渠道安全超高即可。