田间梯形衬砌渠道纵横断面优化设计

本文运用非线性数学模型推导了最优衬砌梯形横断面,它是边坡ｍ＝３／３时的水力最优断面,在此基础上提出了几种田间梯形衬砌渠道纵横断面优化设计方法。     

田间梯形衬砌渠道纵横断面优化设计

本文运用非线性数学模型推导了最优衬砌梯形横断面,它是边坡ｍ＝根号３／３时 的水力最优断面,在此基础上提出了几种田间梯形衬砌渠道纵横断面优化设计方法。     

抛物线形复合渠道实用经济断面的计算方法

【目的】解决平方抛物线形渠坡和水平渠底的复合渠道水力最佳断面存在施工难度大、不经济等问题。【方法】在水力最佳断面的基础上,通过数据拟合的方式,得到了求解最佳H/H0值所对应的抛物线水面宽和水深比η=1.666,推导出了抛物线形复合渠道实用经济断面的计算公式,并提出了详细的计算步骤。【结果】通过实例计算,当流量Q为26 m3/s、n为0.015、i为0.000 52、α为1.03时,抛物线形复合渠道实用经济断面情况下的水深H为2.054 m,渠底宽度b为4.447 m,过水断面面积A为13.818 m2,湿周长度χ为10.037 m。在相同流量、糙率与渠道底坡条件下与梯形、弧形坡脚梯形相比,抛物线形复合渠道实用经济断面面积最小,比梯形减小了1.65%,比弧形坡脚梯形减小了1.29%。【结论】抛物线形复合渠道实用经济断面更为优越。     

弧底梯形渠道抗冻胀结构优化与数值模拟

在季节性冻土地区,弧底梯形渠道属于抗冻胀结构之一,但其设计方法仍依靠经验和规范,设计结构易发生冻胀破坏,为此提出了结构优化的方法进行渠道设计。该方法包括构建结构优化数学模型和"冻土-衬砌结构"简化算法二方面内容。首先以渠道造价为目标函数,以实用经济断面、衬砌体拉应力和法向位移为约束,建立结构优化数学模型。其次采用"初始冻胀位移"模拟高度非线性的法向冻胀力,通过定义摩尔库仑摩擦单位模拟冻土与衬砌间的相互作用,最后基于ANSYS的APDL语言的二次开发建立参数化模型进行结构优化。通过实际工程的结构优化表明,在最不利气象和水文地质条件下,优化后的断面可保证渠道不产生裂缝;同时节约土地面积207 m~2/km,衬砌厚度减小0.3 cm。提出的方法可用于弧底梯形渠道结构计算和优化设计,可以获得运行安全、造价合理的断面尺寸。     

实用弧形坡脚梯形断面的设计

以梯形断面同边坡系数、同底宽为条件,导出了弧形坡脚梯形断面的几何尺寸及水力要素计算公式,还编制了不同边坡系数弧形坡脚梯形断面设计参数表,并通过实例说明渠道断面设计方法。     

梯形明渠临界水深的计算解法

1 梯形断面渠道临界水深计算方法 梯形断面渠道临界水深hk的计算是水力计算中的一个基本问题,设梯形断面渠道底宽为b,边坡系数分别为m1、m2,设计流量为Q,水深为h,见图1.     

灌溉渠道优化设计方法研究

根据明渠均匀流原理,推求灌溉渠道设计的最佳水力断面法和实用经济断面法,通过对2种设计方法优化对比分析,提出了实用经济断面法在灌溉渠道设计中的实用性,据此确定渠道横断面结构尺寸和不冲不淤流速的约束条件。根据渠道纵断面设计原则,确定干渠和各支渠取水口要求的控制水位的计算方法,确定渠道水位衔接的约束条件。根据渠道挖填平衡原则,确定了灌溉渠道工程量与渠道填方量、挖方量、渠道比降和填方损失系数等有关的非线性函数,该结论为灌溉渠道优化设计提供技术支撑。     

衬砌渠道经济断面的优化设计

针对明渠衬砌渠道经济断面设计中存在的问题，应用系统分析的方法，以总费用最小为目标，建立了经济断面优化设计模型，并通过区域网格法及计算机模拟运行，得出了衬砌渠道在工程费用最少量的全部系统设计参数     

衬砌渠道经济断面的优化设计

针对明渠衬砌渠道经济断面设计中存在的问题，应用系统分析的方法，以总费用（或投资）最小为目标，建立了经济断面优化设计模型，并通过区域网格法及计算机模拟运行，得出衬砌渠道在工程费用最省时的全部系统设计参数。     

基于猫群算法的渠道断面优化及设计参数分析

为替代工程设计优化问题求解过程中运用的低效经验试算法,提出猫群算法以解决渠道断面优化设计问题.采用猫群算法在全局空间下搜索边坡系数的变化对渠道断面优化的影响,并且取得了良好的效果,在满足其他的约束条件下,选择适合的边坡系数1.5能够减少占地面积,节约投资.以黑龙江省江川灌区为例,对灌溉渠道断面进行优化并且对断面设计参数进行分析,算例表明,猫群算法高效迅速,精度高,能有效地解决渠道断面设计中的优化问题,具有相当高的应用价值.优化结果显示,模型计算所得渠道过水断面面积减小4.2%,工程占地随之减小.各个参数中,边坡系数取1.5、渠道底宽取2.000 0 m、水深取1.500 0 m时总体目标最佳,并且分析这3个参数对目标函数的影响规律,最佳目标随着边坡系数和水深的增大呈现出先增大后减小的趋势,随着渠道底宽的增大呈现逐渐增大的趋势.     

弧形底梯形渠道实用经济断面计算

实用经济断面是在水力最佳断面的基础上设计的一种比较宽浅的断面。根据弧形底梯形渠道的水力最佳断面计算公式推出其与某一断面之间的关系，介绍了实用经济断面的计算方法以及在实际应用中的计算步骤。     

全国(北方片)渠道塑膜防渗技术交流会议论文选摘(二)

在分析边坡稳定和滑坡原因的基础上,该师提出了防止渠道露膜(滑坡)的措施: 1.基槽开挖断面以五边形较好,对水流冲刷也有一定的适应能力。若基槽断面为梯形,基槽边坡最好陡于渠道边坡,使保护层下厚上薄。 2.薄膜铺设高度要高于加大水位0.2米。施工中薄膜宽度至少要留有5％的余地,薄膜进货时就要预先考虑到。在薄膜铺设中发现铺设高度不够或水平压入土中的宽     

动态规划渠系优化模型研究

提出了输配水系统优化设计的动态规划渠系优化模型,以土方量最小或总费用最小为目标函数,对二级或二级以上的渠系纵横断面进行优化设计,可得到满足渠道不冲不淤、水位衔接及首末水位约束的最优断面参数。     

U形混凝土衬砌渠道断面的一种优化设计方法

明渠衬砌Ｕ形断面渠道设计中仍存在一定的缺陷。以总费用（或投资）最小为目标，建立了Ｕ形渠道断面优化设计模型，采用比例系数法，将优化设计数学模型简化，用ＰＣ—１５００计算机求解了衬砌Ｕ形断面渠道在工程费用较小时的断面设计参数。     

U型混凝土衬砌渠道断面的一种优化设计方法

明渠衬砌Ｕ形断面渠道的设计中仍存在一定的缺陷，以总费用（或投资）最小为目标，建立了Ｕ形渠道断面优化设计模型，采用比例系数法，将优化设计数学模型简化，用ＰＣ－１５００计算机求了衬砌Ｕ形断面渠道上在工程费用较小时的断面设计参数。     

根据最小衬砌材料费用设计渠道断面的方法

一、引言渠道衬砌材料的费用,取决于所用衬砌材料的体积。取单位长度,则材料的费用是衬砌厚度和周长的函数,而厚度和周长是由渠道断面的形状决定的,一定的底坡条件下,过水能力也是断面形状的函数。利用这些相互关系,可以确定衬砌材料费用最小的渠道断面。如果渠道用一种材料以均匀厚度衬砌,问题就简化为只要确定一个最佳水力断面。如所用的衬砌材料或衬砌厚度是不同的,则问题就变得复杂。本文要阐说的是:当梯形(或矩形)渠道渠底和两侧单位面积衬砌材料费用不同时,求其最小费用的断面。     

抛物线类渠道水力最佳及实用经济断面统一设计方法

【目的】解决任意次抛物线形渠道湿周积分公式为不可积分而导致水力最佳及实用经济断面无解析解的问题。【方法】采用高斯超几何函数给出了任意次抛物线形渠道湿周的解析计算式,以水深、水面宽度为变量,用拉格朗日乘数法对该类渠道的水力最佳断面参数进行求解。【结果】得到了任意次抛物线类渠道的水力最佳断面参数求解方程,再根据实用经济断面与水力最佳断面的关系得到了任意次抛物线类渠道的实用经济断面参数求解方程。最后给出抛物线类渠道实用经济断面水面宽度与水深的比值的关系表。【结论】该方法易于设计任意次抛物线类水力最佳及实用经济断面,可供渠道规划设计参考应用,也为规范修订提供理论依据。     

提水灌区输水明渠纵横断面优化设计

根据提水灌区的特点 ,以梯形断面为例 ,采用非线性模型进行渠道横断面 (主要是边坡 m)和提水扬程 ( H)优化 ,采用动态规划模型进行纵断面优化 (主要是各渠段纵坡 I)的优化 ,这一方法可克服目前提水灌区输水渠道设计中的经验性 ,且可节省大量投资。     

基于数值模拟的“适变断面”衬砌渠道抗冻胀机理探讨

能适应渠基冻胀变形的衬砌渠道简称“适变断面”渠道。为了探明其抗冻胀机理及削减冻胀效果,应用ADINA软件对混凝土衬砌“适变断面”渠道冻胀进行数值模拟,计算渠道冻胀的温度场、变形场和应力场,研究衬砌板应力和变形规律,并与弧形坡脚梯形渠道比较分析表明：“适变断面”渠道能降低最大法向冻胀量55.11%、最大法向冻胀力51.65%、最大切向冻结力56.85%;通过冻胀量均方差及冻胀力分析比较,“适变断面”使渠道受力状态得到显著改善,冻胀变形分布更加均匀;衬砌板法向错位值总计1.3 cm,纵向伸缩缝周向压缩值总计为9.7 cm,揭示了“适变断面”渠道利用宽纵缝既能释放衬砌板法向冻胀变位,又能吸收周向冻胀变位,从而适应渠基冻胀变形减轻冻害的抗冻胀机理。最后通过模拟计算了“适变断面”渠道冻胀量均方差对边坡系数的敏感性,指出边坡系数i约为1∶1.7～1∶1.4时,“适变断面”渠道抗冻胀效果很显著,为“适变断面”渠道的推广及优化设计提供了参考。     

梯形明渠均匀流计算的改进

梯形明渠设计,常遇到已知流量Q,底坡i,边坡系数m,糙率n,允许不冲流速v′和允许不淤流速v″,求水深h和底宽b。一般采用试算——图解法或查表法,求解较繁琐。随着微机的日益普及,上述方法已显得落后。笔者从最佳流速v_m着手,研究出一种已知流速设计梯形明渠的简便方法。经过实践验证,此法计算速度快、精度较高,利于优化设计,且简便、实用,不仅适于电算,也适于工程计