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。     

加速遗传算法在衬砌渠道横断面设

一般的衬砌渠道横断面设计,需要进行反复试算和查图,计算量大,且精度不理想。笔者将圆角梯形渠道渠底底宽计算问题转化为非线性问题,进行衬砌渠道横断面设计,并用基于实数编码的加速遗传算法求解参数,结果表明该方法计算精度高,能够满足工程设计需要,切实可行。     

梯形渠道横断面设计简捷算法

梯形渠道横断面设计简捷算法蔡守华（扬州大学水利学院江苏省扬州市２２５００１）［关键词］梯形渠道，横断面，设计梯形渠道横断面设计，多数是在已经确定了渠道设计流量、渠底坡降、渠床糙率和边坡系数的条件下，计算渠道设计水深和底宽。传统的设计计算方法有试算法和...     

塑料薄膜防渗渠道的技术要求

一渠道横断面设计塑膜防渗渠道断面结构的整体性比一般土渠差。因此,对渠道断面要素的设计应该重视.渠道宽深比应比同类七渠为大,这样渠道流速相应减小,免遭水流冲刷.同时因宽深比较大,易使边坡保持稳定,施工方便.     

衬砌渠道横断面开挖计算

在土渠防渗中埋设塑膜有见效快、成本低的优点,所以目前这种防渗方法推广很快。但在设计和施工这种渠道时,因为铺膜后有一个回填土料复盖塑膜的问题,所以渠道峻工后过水横断面尺寸与施工开挖的横断面尺寸不同。这种渠道在设计时,多为梯形横断面。为了进行水力学计算,所拟定的横断面尺寸是峻工后理想的过水断面尺寸,而在施工中的开挖尺寸必须根据回填厚度和设计过水断面尺寸决定.     

黄河三角洲引黄渠道断面优化分析

黄河三角洲淡水资源十分贫乏，95％以上的水资源需求量要依赖黄河供给，而黄河水资源泥沙含量高，造成引黄渠道泥沙大量淤积。通过对引黄渠道断面进行优化设计，在保证渠道不被，中刷的前提下，可以提高渠道流速、加大渠道的挟沙能力。     

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。     

基于粒子群算法的抛物线形渠道断面优化方法

针对试算法工作量大、计算误差大和精度低等问题,建立了以计算流量和设计流量之差最小为目标函数的抛物线形渠道断面优化数学模型,将粒子群优化算法引入到抛物线形渠道断面优化计算中,采用粒子群算法在全局空间下搜索渠道断面优化问题的全局最优解。并以陕西省石头河灌区五丈源支渠抛物线形混凝土渠道为例,对其二次抛物线形渠道断面的方程形状参数a和设计水深h进行了优化设计。结果表明,得到满足约束条件的最优方程形状参数a为5.06,最优设计水深h为0.398 2 m。与原设计相比模型计算所得渠道过水断面面积减少了0.102 1%,渠道土方量减少了6.225 4 m~3,混凝土衬砌量减少了4.764 1 m~3,工程占地面积也随之减少。粒子群优化算法能有效地解决抛物线形渠道断面设计中的优化问题,且具有收敛速度快、计算精度高和全局寻优能力强等优点。     

农业综合开发项目灌排水渠道水力断面有关参数的确定与探讨

无论是中低产田改造项目还是山区小流域治理项目的施工设计阶段,均不可避免的涉及到灌排水渠道的纵横断面设计,而灌排水渠道横断面设计则主要通过渠道水力断面计算确定水力最佳断面结构型式,并分析如何由已确定的水力最佳断面相关参数进一步确定实用经济断面构型式。工程设计中渠道断面结构型式多样,用到的参考资料涉及范围广,因此．有必要对渠道水力断面公式在农业综合开发项目中的设计与应用进行归纳和探索。     

基于水面一点法的明渠流量计算方法研究

针对当前接触式流速仪测流难度大的问题，提出了一种非接触式流量计算方法。由于渠道水流中垂线平均流速与断面平均流速近似相同，垂线平均流速与垂线水面处流速的比值为恒定值，因此可以通过该恒定值与中垂线水面流速、断面面积三组参数实现对明渠断面流量的计算。以东深供水工程某段矩形明渠为研究对象，对不同垂线上实测流速进行积分计算垂线平均流速，通过实测流速拟合抛物线函数流速分布公式计算垂线水面处流速，同时将垂线平均流速与垂线水面处流速的比值作为流量系数。结果发现，基于该流量系数的计算流量与实测流量十分接近，表明本文提出的水面一点法保证测流精度的同时能有效降低测流难度。提出的基于水面一点法的明渠流量计算方法具有较高精度，可为东深供水工程渠道流量实时监测及其他灌区快速测流提供理论依据。     

Inverse method for operational control of canal systems

A non-linear explicit inverse solution method for the operational control of remotely controlled canal systems is presented. The model accounts for canal seepage, turnout flows (point sink), control structures with steeply varying and/or discontinuous discharge characteristics. The governing unsteady flow equations are solved backward both in space and time. For each space interval, the use of finite difference approximations for the operational problem results in a system of two non-linear equations in two unknowns. These equations are solved using Newton's method. The method is extended to canal networks. The canal junctions are classified into three types. The controllability of flow for each type of canal junction and for the network as a whole are discussed. The model, though explicit, is found to be unconditionally stable. The model results are verified with the unsteady flow simulation model based on non- linear Preissmen's scheme. The applicability of the model to a canal system is demonstrated.     

基于水量恒定的渠道前馈控制时间分析

为了研究渠道运行控制中渠系建筑物的前馈控制时间,综合考虑上游调控及分水口调控对下游水量的影响,采用水量恒定方法,构建了渠道前馈控制时间计算模型,并将模型应用于山西省夹马口灌区.结果表明:模型所采用的流量拟合方程及参数对流量的拟合精度较高,能够有效表达下游流量在渠道调控下的变化情况,当采用该模型计算的调控时间进行控制时,可以基本保证流向下游的总水量恒定,水量偏差为0.8 m³.利用模型进一步分析了不同流量下的调控时间,发现随着流量的增大,分水口最优调控时间逐渐减小,在此基础上得到了流量-前馈控制时间、水深-前馈控制时间的线性拟合公式,为夹马口灌区渠道运行控制提供了参考.     

渠道运行离散模型及最优控制

当采用计算机在线控制时,控制器由微处理机软件来实现,必须将渠道连续时间系统模型离散化。在渠道连续时间系统模型的基础上,综合考虑水力学和控制学的要求,采用适当的采样器和保持器,推导出渠道离散时间系统模型。将最优控制理论应用到渠道离散系统运行管理中设计出最优控制器,通过模拟仿真,验证所建立的渠道运行控制理论和设计方法是可行的。     

基于改进多目标决策模型的大桥水库灌区渠系自适应规划方法

提出基于改进多目标决策模型的大桥水库灌区渠系自适应规划方法,合理规划大桥水库灌区渠系配水,提高水资源利用率,降低无效弃水以及对生态环境的影响。以配水结束后灌区各渠系缺水量、渠道输水损失量以及农作物生产带来的灰水足迹三者最小为大桥水库灌区渠系规划多目标决策函数,以渠道输水能力、水量和时间为约束条件,构建大桥水库灌区渠系规划的多目标决策模型;以栅格法构建路径规划的运行环境,通过移动几率优化、信息素挥发系数自适应调整两方面改进蚁群算法,通过改进蚁群算法寻优获取渠道缺水量、输水损失量、灰水足迹最小的水库灌区渠系规划结果。实验证明：该方法可以有效规划大桥水库灌区渠系的水资源,规划后的灌区渠系在缺水量、渠道输水损失量以及灰水足迹方面都有较好的表现,且效率高、应用性强。     

Spatially varied steady flow in irrigation canals

A mathematical model is developed for the analysis of spatially varied steady flow in an irrigation canal. The spatially varied steady flow equations are solved using the finite difference method. The model results are verified with the observed water surface profiles available in literature. The effect of canal seepage, canal condition, turnout flows, backwater and drawdown conditions are studied in terms of discharge in the canals, performance of turnouts and spatial variability of flow. It is observed that even for design roughness and seepage parameters, the actual depth and discharge in the canal is significantly different from the designed ones.     

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。     

防渗渠道输水损失的估算

渠道防渗已成为我国大型灌区改造的主要手段 ,以提高水资源的利用率 ;如何估算防渗渠道的水量损失 ,已成为评价灌区改造的重要技术问题。在概括渠道输水损失的各种估算理论和方法的基础上 ,揭示了流量指数型估计式 σ=A/ Qm(% )对于防渗和非防渗渠道都具有广泛的适用性。并基于全国范围内的实测资料统计分析 ,对影响估计式参数的因素及规律性进行了深入分析 ,建议对防渗或非防渗渠道的渠道渗漏损失均采用该估计式 ,防渗渠道的参数可通过现场静水试验求得 ,或直接对透水性系数进行折减。     

渠道运行控制数学模型及系统特性分析

渠道运行控制数学模型是渠道系统自动控制分析和设计的基础。通过对渠道运行动态水流的分析 ,提出平衡条件的计算方法 ,对渠道过渡过程的控制方程进行离散化 ,线性化 ,建立起渠道运行的状态空间方程。并运用线性控制理论对渠道运行控制系统特性进行分析 ,确定渠道运行控制所需要的最少观测变量和观测位置     

宽带声学多普勒技术用于灌区量水

在美国加利福尼亚州Imperial灌区进行了H-ADCP现场试验，同时采用便携式微型ADCP测验流量。利用实测数据建立了断面平均流速与指标流速的关系（数学模型）并用来计算流量。并且采用数值法（无需率定）计算流量。指标流速法和数值法计算水量与微型ADCP实测水量的相对误差分别为-0.14%和1.64%。指标流速法和数值法计算的在H-ADCP采样期间（历时3h 44min）该渠道输运的总水量分别为17590.6m3和17949.31 m3，两者相对误差仅为1.0%。试验结果证明了指标流速法和数值法的有效性，表明H-ADCP为实现灌区在线流量监测提供了新的有效方法。     

串联倒虹吸渠系的P＋PR控制

渠系中串联倒虹吸后引起水流的改变，影响了渠系的动行状态。利用圣维南方程组的特征线法、闸门同步操作技术P＋PR（比例＋比例复位）算法，建立了串联倒虹吸渠系的控制模型，并对编程对控制过程进行适时模拟。模拟结果表明：该模型在较大的流量变化条件下，运行稳定、响应速度快、过渡时间短、超调量小。