明渠水流测量堰与槽选择标准指南（D5640-95）

📋 概述与适用范围

本标准编号为Ｄ5640‑95，于1995年首次发布，2014年经重新确认后继续有效，属于ＡＳＴＭ委员会Ｄ19（水）下设的分委会Ｄ19.07（沉积物、地貌与明渠水流）直接负责。该标准全称为《明渠水流测量堰与槽选择标准指南》，其核心目的是为在多种现场条件下使用堰与槽测量水及废水体积流量提供推荐性选择建议，特别强调已有ＡＳＴＭ标准可引用的四大类装置：薄板堰、宽顶堰、帕歇尔水槽以及帕尔默‑鲍勒斯水槽（还包括其他长喉道水槽）。除主流装置外，指南也提及在某些特定情况下可能适用的其他测流设备与方法，例如稀释法（引用ＩＳＯ 555‑1973）和声学流速计法（Ｄ5389）。

本指南本身不替代具体的试验方法，而是帮助使用者从一系列成熟的标准化装置中选出最适合现场条件的类型。标准以英寸‑磅单位作为官方单位，括号内给出国际单位制的数学换算值，且声明这些换算值仅供信息参考而非标准的一部分。术语部分直接引用Ｄ1129（水相关术语），并对本指南专用的关键术语如背水、收缩堰、堰顶、临界流、弗劳德数和水头作了明确定义，为后续的选择决策奠定共同语言基础。

在水利工程、环境监测、污水处理及水文测验领域，堰与槽是明渠流量测量最常用的初级装置。Ｄ5640‑95的编制体现了工业化时期测流技术标准化的迫切需求，历经二十余年依然具有指导价值。指南强调实际应用中应根据流量大小、水位变幅、来流携带物、安装空间及经济性等因素综合判断，而非盲目套用某一类设施。后续各个相关试验方法标准（如Ｄ1941、Ｄ5242、Ｄ5389、Ｄ5390、Ｄ5614）构成了完整的明渠测流标准体系，本指南则是进入该体系的“按图索骥”的引导文件。

⚙️ 试验原理与方法

明渠水流测量中，堰与槽均通过在水流中诱发临界流状态，使上游水深（或称水头）与流量之间建立单一且可重复的函数关系。临界流状态下弗劳德数恰好等于1，此时水流的比能（水深与流速水头之和）在给定流量下达到最小值。本指南利用这一水力学原理，指导使用者根据现场水文特征选择能稳定产生临界流的装置类型。

薄板堰由垂直薄板制成，水流通过专门的切口（矩形、三角形或梯形）自由跌落，堰顶厚度极小，保证水舌充分通气，从而获得稳定的水头‑流量关系。根据切口两侧堰板与渠道侧墙的相对比例，可分为全收缩堰和抑制收缩堰（即全宽堰）。全收缩堰要求切口面积远小于上游渠道横截面积，使得渠道形状几乎不影响测量结果。宽顶堰则具有水平且较宽的上沿，水流在堰顶上形成平行流，适用于固体物较多的污水系统。帕歇尔水槽利用喉道收缩产生临界流，并依靠下游扩散段恢复水位，其优点是水头损失小、自清能力强，特别适合含砂石和纤维废