侧渠底高对分水口水力特性影响数值模拟研究

目前对灌区分水口水力性能的研究多集中在主渠和侧渠底部高程相等的情况下,对于普遍存在的侧渠底部高程高于主渠时的分流特性缺乏系统研究。该文在试验基础上,利用FLOW-3D软件对侧渠不同底高、主渠来流量的矩形渠道分水口进行了数值模拟研究,将主渠各断面水深、流速的模拟值与实测值进行对比,发现流速变化与实测值变化规律基本一致,相对误差均小于10%,利用FLOW-3D对分水口进行数值计算具有合理可信性。结果表明：分水口处的水面波动受主渠来流的影响,流量越大,波动越大;高于侧渠底高的水流会对低于侧渠底高的下层水流产生影响,使下层水流具有向上的流速分量,参与分水口分流;同一主渠来流量下,随侧渠底高的增加,侧渠进口断面最大流速和水深逐渐减小;侧渠进口断面靠近上游端的区域湍动较大,而在下游端靠近底部湍动能值较小。研究为灌区配水及水量控制提供了参考依据。     

灌区计划用水的几项技术措施

分水口的平面布置,在按照地形条件考虑控制最大灌溉面积并避免支渠险段、节约工程量和占地面积的同时,还应考虑到用水单位的行政区划,以利于水量分配和水费计征工作。在地形条件许可时,尽量使每个行政区划的用水单位有独立的分水口;同一行政区划内,分水口的设置总数应力求最少。     

梯形渠道分流量及其影响因素初探

【目的】研究梯形主渠分水口水流形态,分析分水口附近水面变化规律以及分水口水头损失,建立矩形支渠分流量公式,为灌区量水技术的精确化提供支持。【方法】对灌区广泛应用的梯形渠道90°分水口进行分流试验研究,采用分流模型试验设置了5种梯形主渠来流量Q₁,每种Q₁下又设置5种分流比,共进行25组试验,通过9个控制断面的水深变化分析其水面线变化,规律以及矩形支渠分流量系数（m）与断面Ⅰ傅汝德数（F_r1）的关系;根据矩形支渠分流量Q₂与主渠水深和傅汝德数的相关性,建立Q₂的计算公式,并对上游傅汝德数和分水口水头损失进行了探讨。【结果】当Q₁为26.40和33.17 L/s时,5种分流比下梯形渠道水深的变化规律基本一致,即水深在分水口附近变化很大,水位在分水口口门处有所下降,接近分水口下唇时略有壅水,最大相对壅水高度为上游水深的0.18倍。在同一Q₁下,F_r1与m之间呈较为明显的负相关关系。随着分流比的增大,相对水头损失减小,最大相对水头损失为26%;当分流比大于0.6时,相对水头损失保持在较低水平,有利于支渠引水。【结论】最终建立的Q₂与水位关系式的决定系数大于0.9,操作简便。梯形渠道90°分水口的分流比控制在0.6左右时相对水头损失最小,该分流比为利用分水口实现流量一体化测控提供了参考。     

节制闸开度对分水口流速分布的影响

研究节制闸在调节分水口水位和流量时,闸门开度对分水口附近流速和泥沙分布的影响.采用梯形渠道分水口水力特性试验和数值模拟相结合的方法,对不同闸门开度下闸前主渠道沿程水深的变化规律及闸门开度对分水口附近流速的影响进行研究.结果表明:1)主渠道水深模拟值和实测值的决定系数R2、纳什系数NSE和均方根误差RMSE分别为0.89...     

矩形渠道分水口分流规律及影响因素

目前渠道分水口分流规律的研究侧重于分水口两侧渠底高程一致的情况,但在实际工程中多为侧渠道渠底高程高于主渠道渠底,针对这一实际问题,对矩形渠道直口渠分水口进行分流规律试验,测量分水口处的水深,获得分水口处的水面线,分析不同分流比下,水面变化和分流比与相对堰上水头、主渠上下游傅汝德数的关系及流向角与分流比的关系。结果表明:不同来流量下,分水口附近的的水面线变化规律基本一致,都为壅水曲线;同一流量下,分流比随相对堰上水头的增大而增大,随主渠道分水口上下游傅汝德数的增大而减小;同一流量下,流向角随分流比的增大而增大,增加趋势逐渐变缓,最大流向角均趋近于60°。     

多分水口长距离输水工程停泵水锤防护措施

为了能够有效避免多泵且多分水口输水系统在无防护抽水断电时可能出现较为严重的负水锤带来的危害,建立了全长106.46 km的大型供水工程的数学模型进行系统过渡过程计算,选择空气阀与两阶段液控蝶阀联合防护与单向塔防护2种方案消除其负水锤,在前者远不达理想防护效果后针对后者进行优化.结合工程实际在确定了单向塔的数量、位置以及塔高后,对不同位置单向塔的底面积进行多种方案的对比选取,最终选用塔1#的底面积为28.26 m²,塔2#的底面积为176.63 m²;为了防止单向塔漏空需要分水口以及供水终端调流阀配合关闭,在确保管道最大压力不超出其承压能力的前提下,创新性地对各分水口调流阀与供水终端调流阀的关闭时间规律进行了效果比较,使输水系统能够更加经济安全地稳定运行,为此类长距离多分水口多泵供水工程的水锤防护提供了优化方向.     

节制闸开度对侧渠分流量影响试验研究

调节节制闸开度可达到控制分水口水位、按需配水的目的,通过梯形渠道不同来流量、不同节制闸开度下节制闸及矩形分水口流动特性试验,观测节制闸上下游及分水口附近水深、流速等水力要素,分析了主渠道沿程水面线的变化规律;基于量纲和谐原理,建立了流量系数与闸门开度和闸前水深的关系式。结果表明：不同来流量下,水面线均呈先降低再小幅升高的趋势,在分水口下游段形成壅水。当来流量在25.35～39.70 L/s变化时,自由出流时,闸孔出流和堰流的临界值出现在闸门开度为11～14 cm,相对闸门开度e/h变化范围为0.792～0.823,与理论值0.65存在差异。不同来流量下,流量系数与傅汝德数呈反比关系,相对闸门开度对流量系数的影响大于傅汝德数对流量系数的影响。建立闸门开度e和闸前水深h与流量系数m的关系式,平均误差为0.73%。不同来流量下分流比随相对闸门开度的增大而减小,且小流量下闸门开度对分流比的影响较小。本研究对指导灌区合理水量分配及调控具有重要意义。     

基于GPRS数据传输的无线远程控制灌溉系统研究

为有效解决丘陵地区管道灌溉系统中管网延伸距离长、敷设阀门电源信号线工程投资大、安全隐患多的问题,本文研发了一种基于GPRS数据传输的无线远程控制灌溉系统。它是一种利用现代信息化技术实现作物有效灌溉的远程控制系统,特别适用于管道长距离输水且分水口较多的场合。它将传统的各自独立的GPRS DTU无线控制终端与PLC控制器进行有机结合,研发GPRS无线控制终端,可有效实现GPRS远程监控、手机短信控制及与PLC进行RS485通讯的一体化控制。     

矩形渠道分水口水力性能试验研究

为了研究矩形渠道含堰坎分水口水力性能,对不同渠宽比下的分水口进行了试验研究,试验选取了5种流量,每个来流量下通过调节下游水深获得不同分流比,总共75组试验,测量了分水口附近的水深等水力因素,获得了分水口附近的水面变化曲线,分析了影响分流比的因素,根据堰流公式,拟合了各渠宽比下流量系数与相对堰上水头之间的关系式.结果表明:分水口处的水面变化在不同流量下变化规律大致相同,随距分水口距离的不同,水面变化也不同;同一渠宽比、流量下,分流比与相对堰上水头呈线性关系,随相对堰上水头的增加而增加,随主渠道上下游傅汝德数的增加而减小;拟合得到的流量系数计算公式精度较高,相关系数大于0.9,满足测流精度要求.该研究对分水口处水力性能进行了初步的研究,以期为灌区量水提供参考依据.     

樟洋分水口流态改善工程水工模型试验研究

通过对樟洋分水口段进行的试验研究，对改善流态的工程措施进行选择，优化其尺寸，提出满足取水要求、工程量少、施工方便的工程措施，为设计施工提供充分可靠的依据，工程全线竣工后的正式通水进一步表明推荐的工程措施是可行的，并取得了预期的效果。