冻胀反力系数在渠道衬砌冻胀弹性地基梁模型中的应用

为了探究渠道基土在冻胀过程中的非线性变形特性对渠道衬砌冻胀的影响,基于冻土三轴试验结果,建立考虑围压和温度的邓肯-张本构模型,参考室内三轴试验测定基床系数方法,应用数值模拟法建立冻胀反力系数随被约束冻胀量变化的计算式,并基于有限差分法离散弹性地基梁平衡微分方程。模型考虑衬砌不同点因被约束冻胀量不同引起冻胀反力系数不同的取值问题,克服以往模型中冻胀反力系数取常量的不足。应用解析解验证模型的合理性,探究冻胀反力系数分别为变量与常量时在梯形渠道衬砌冻胀力学响应计算结果上的差异。结果表明,对于边坡和渠底衬砌板,常量冻胀反力系数计算出的最大冻胀反力是变量的1.43倍,计算出的弯矩最大值平均是变量的1.12倍。因此在采用弹性地基梁理论分析渠道衬砌冻胀问题时,若冻胀反力系数采用常量,不考虑冻土的非线性变形,会使得计算结果偏大。研究结果可为大型梯形渠道衬砌抗冻胀设计提供参考。     

U形渠道圆头量水柱测流影响因素试验及模拟

为研究U形渠道圆头量水柱的测流规律及影响因素,基于绕流理论和RNG k-ε湍流模型,对18种体型圆头量水柱5种工况下的水力性能进行全流场数值计算,获得了时均流场、断面流速分布及柱后水流流态,并与实测值进行对比。同时,通过模型试验与数值仿真研究了V形尾翼对测流的影响。结果表明:水力参数的实测值与模拟值具有较好的一致性,渠道底坡为1/1 000,流量为45.01 L/s,收缩比及长宽比分别为0.50和2时,驻点处横断面最大流速模拟值与实测值相对误差为1.51%,水深15 cm位置剖面最大流速模拟值与实测值相对误差为0.45%。适宜长宽比的V形尾翼可以有效改善过槽水流:当收缩比为0.50~0.75时,建议长宽比为3/2~2;当收缩比0.50时,长宽比应相应增大,但不宜5/2。通过回归分析得到的圆头量水柱流量计算公式,在收缩比为0.63时最大测流误差为4.95%,平均误差仅为0.10%,该研究为圆头量水柱在中国北方灌区末级渠系的进一步应用提供参考。     

弧底梯形渠道无喉道量水槽水位流量关系数值模拟

目前为适应我国多数渠道断面方式和灌区管理方式,开发研制新型量水配套设施对灌区节水起着至关重要的作用。利用Fluent 6.3大型流体力学数值仿真软件,结合有限体积法、RNG k-ε湍流模型和VOF模型,在不同渠道底坡上对不同量水槽水位流量进行数值模拟试验研究。结果表明:（1）量水槽流态上游水面平稳属于缓流,量水槽槽内水流为急流,可知由缓流过度到急流必然会发生临界流,量水槽沿程弗劳德数可知量水槽喉口附近扩散段内产生临界流;（2）弧底梯形渠道无喉道量水槽具有较好的水位流量关系,渠道收缩比ε与渠道比降i对形成单值稳定的水位流量关系有较大的影响,随着渠道尺寸增大同时收缩比ε减小,量水槽水位流量逐渐在较大的底坡范围内形成统一的水位流量关系。（3）流量系数与量水槽宽和收缩比具有较好的线性关系,同时流量系数随R,H、ε的增大而变大,回归分析建立的量水槽流量公式,测流公式平均误差值小于5%,说明弧底梯形渠道无喉道量水槽测流是可行的,满足明渠测流要求。研究成果对灌区渠道量水槽的设计优化提供了一定的参考和建议。     

灌区高含沙输水渠道淤积成因分析

渠道淤积是影响灌区高含沙输水渠道正常运行的一个关键问题,以新疆巴音沟河安集海一库引水副渠的淤积计算为例,根据泥沙起动速度与水流速度,推移质输沙率与水流挟沙力等理论计算结果,从不同角度分析了灌区高含沙输水渠道的淤积成因。理论计算结果表明：为了防止高含沙输水渠道的淤积,在渠道设计中不能只考虑水流速度大于起动速度;对于底坡沿程分段变化的高含沙输水渠道,设计应按最小坡度渠段校核其输沙能力,以保证渠道全程不发生淤积。为验证上述理论计算的准确性,开展了原型观测试验,结果表明：理论计算结果和实测结果符合较好,渠道淤积理论计算过程是合理和可靠的,可以为工程设计和管理单位提供重要参考。     

长距离输水渠道防冰和防冻冰技术措施探讨

由于受到天气的影响,做好防冰防冻冰处理是保证长距离输水渠道稳定性的关键。本文主要探讨了长距离输水渠道防冰和防冻冰技术措施。     

基于CMAC神经网络的自适应渠道输水自动控制研究

介绍了小脑模型神经网络CMAC的原理及基于CMAC的自动控制方法。在渠道输水控制技术的基础上,依据CMAC神经网络学习速度快、能够表达复杂非线性关系、适合于适时控制的特点,提出了基于CMAC的渠道输水控制模型。仿真结果表明,基于CMAC的渠道输水控制,算法简单方便,具有实时性、稳定性和较强的鲁棒性,控制效果较为理想。     

小型U形渠道适宜量水设备浅析

在节水灌溉技术的推广应用中,灌区量水是一项基础的、关键性的技术.灌区量水设施灌区节水、实现水资源高效可持续利用具有重要意义。随着节水农业的发展和水价制度的改革，迫切需要研究并推广可对灌区末级渠系计量的量水设备。抛物线形移动式量水堰板和便携式量水槽是针对小型U形渠道测流而提出的量水设备，具有使用方便，结构简单等优点。通过对2种量水设备的比较，模拟分析了在不同渠道条件下的量水性能指标。结果表明：2种量水设备的量水精度均可满足灌区测流要求；抛物线形移动式量水堰板测流幅度大，渠道适应性好；在可以适用的缓坡渠道条件下，可优选便携式量水槽。     

基于最小二乘法的灌溉流量计算

基于流速在渠宽方向呈指数分布、水深方向呈对数分布的特点，根据流速实测资料，利用最小二乘法原理，建立了流速和流量公式，将各种影响因素概括在两个参数d．f中，从而使流量只与最大流速、渠道断面和水深有关。计算流量与试验水槽中标准三角堰实测流量吻合较好。     

U形渠道适宜量水设施及标准化研究

对已有U形渠道量水技术进行了比较评价,提出了适宜于不同规格U形渠道的量水技术与设施的选配模式。开展了U形渠道平底抛物线形无喉段量水槽设计与标准化研究,提出了以抛物线形状系数P值为指标的共计28个标准量水槽,并在实验室和灌区进行了实验和现场观测,结果表明,实测值与理论值吻合较好,满足测水要求。     

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。