3.1.1 裂隙水头损失测量试验装置构成
利用自主设计的室内物理试验装置来监测裂隙水头随时间的变化，水头变化测量装置如图3-1所示。水头损失测量系统主要有透明有机玻璃制成的直径为24cm的圆形注水桶1个、压力传感器1个、导水管1条、连接管若干、计算机1台。
图3-1（a）中有裂隙（虚线框内），图3-1（b）中没有裂隙。
图3-1（a）中，以通过裂隙出流口中心的水平面为基准面，取水面线所在的断面与裂隙出流口过水断面为控制面，两个控制面间由能量方程得：
式中 H1——有裂隙条件下的水头差，cm；
α——动能校正系数，取α=1；
v1——有裂隙条件下，水流出流口的流速，cm/s；
g——重力加速度，取g=980cm/s2；
hf1——有裂隙条件下，注水筒中的沿程水头损失，由于注水筒直径较大，流速较小，故hf1可忽略；
hf2——有裂隙条件下，导水管中的沿程水头损失，cm；
hj1——有裂隙条件下，导水管与注水筒连接处的局部水头损失，cm；
图3-1（一） 裂隙水头变化测量装置图
图3-1（二） 裂隙水头变化测量装置图
hj2——有裂隙条件下，导水管弯曲处的局部水头损失，cm；
hj3——有裂隙条件下，导水管与连接管连接处的局部水头损失，cm；
hw——水流经过裂隙的水头损失，cm。
同理，图3-1（b）中，以通过连接管出流口中心的水平面为基准面，取水面线所在的断面与连接管出流口过水断面为控制面，两个控制面间由能量方程得
式中 H2——无裂隙条件下的水头差，cm；
α——动能校正系数，取α=1；
v2——无裂隙条件下，水流出流口的流速，cm/s；
g——重力加速度，取g=980cm/s2；
——无裂隙条件下，注水筒中的沿程水头损失，由于注水筒直径较大，流速较小，故
可忽略；
——无裂隙条件下，导水管中的沿程水头损失，cm；
——无裂隙条件下，导水管与注水筒连接处的局部水头损失，cm；
——无裂隙条件下，导水管弯曲处的局部水头损失，cm；
——无裂隙条件下，导水管与连接管连接处的局部水头损失，cm。
其中，连接管管口与裂隙口的大小基本一致，故此连接处的局部水头损失可忽略。适用于式（3-1）、式（3-2）。
设在某一时刻t1，图3-1（a）中裂隙出流口流量为Q1；在某一时刻t2，图3-1（b）中连接管出流口流量为Q2。在图3-1（a）、（b）相同的边界条件下，水头损失的大小只与流速大小有关，则当Q1=Q2时，图3-1（a）及图3-1（b）中装置对应处的水头损失相等，即：
。此时，联合式（3-1）、式（3-2）可得
由式（3-3）可知，对于某一开度的裂隙，只需要知道有、无裂隙条件下试验过程中的水头差H1、H2以及出口流速v1、v2，便可由式（3-3）计算得到水流流经裂隙时的水头损失hw。