南水北调中线工程总干渠非正常工况下的水力响应分析

非正常工况下的渠道水力响应对大型调水工程输水渠道的安全有着深刻的影响。以南水北调中线工程总干渠典型渠段作为研究对象，模拟分析了非正常工况下渠段的水力响应特征及退水闸的退水作用。计算结果表明，事故渠段上、下游端节制闸紧急关闭时，节制闸前（或后）水位壅高（或降落）的幅度很大，渠段内水位波动剧烈；节制闸关闭时间的延长虽能在一定程度上减小水位壅高和降落幅度，但效果并不明显；退水闸的启用能够较好减小水位的壅高幅度，有效降低水流的漫溢危险。     

北疆供水工程应急闸控下的水力响应分析

为了研究北疆长距离供水渠道应急闸控措施的选取,通过构建一维非恒定流数学模型,对应急闸控下的水力响应进行分析,针对不同应急情景提出闸控方案。结果表明:事故渠段上下游节制闸紧急关闭时,上游闸后及下游闸前水位变幅很大,渠段内水位波动剧烈;适当减小闸前控制水位以引导渠段退水闸的开启,可有效削减闸前水位壅高值,但闸后水位降幅增大;渠首引水闸快速关闭可以有效减小事故段退水和削减闸前水位壅高的压力,非紧急工况下,渠首引水闸保持小流量供水可以维持分水口用水且利于全线恢复供水;事故段上、下游节制闸关闭速率越大,事故段水体控制效率越高,但闸前壅高、水体稳定时间都会相应增大。     

南水北调中线输水渠道的漫溢现象分析

针对南水北调中线输水渠道缺少调节水库的现实情况,采用一维非恒定流数学模型,模拟了渠道中某一节制闸出流量以不同速率关闭而导致上游渠道中出现的水流漫溢现象。结果显示,水流漫溢现象最先发生在被关闭节制闸前。闸下出流量的变化速率越快,出现漫溢的时间也越短,闸门关闭期间的闸前水位上涨速度与闸下出流量的变化速率呈线性变化关系。实际条件下,为尽量避免出现漫溢事故,应尽量缓慢关闭闸门,延长渠道出现漫溢的时间,以留出更多的时间去启动退水闸或其他分流设施。     

节制闸控制规则对南水北调工程应急调度的影响

以南水北调中线工程为例,在中线工程正常调度一维数值模型的基础上建立应急调度反应模块,分别选取上中下游典型渠段作为计算案例,从首部陶岔节制闸、事故闸关闭速率等方面来研究不同方案的节制闸控制准则对全线渠段紧急调度时退水量、稳定时间等参数的影响,为中线工程应急预案的建立提供参考.     

南水北调中线邯邢渠段非恒定流水力数值模拟

针对南水北调中线输水渠道在非正常运用工况条件下节制闸前水位计算的要求,以MATLAB为软件平台,编制相应的水力计算程序,进行非正常工况运行时的非恒定流模拟计算.通过对非正常工况条件下各节制闸不同工况的水力模拟,计算得到了各渠段节制闸前的水位变化过程及其它要素.分析表明,计算成果基本是合理的.     

两种运行方式下灌溉渠道的非恒定流数值模拟

为了保证灌溉渠道运行安全、合理调配水量,研究单一渠段的非恒定流过渡过程对促进灌溉管理水平是十分必要的。通过考虑灌溉渠道的不同运行方式以及节制闸的不同调控等综合影响,按照灌区常用的渠段上游常水深运行和下游常水深运行 2 种运行方式,应用渠道非恒定流数值模拟的特征线法及矩形网格计算格式,对梯形断面渠段由于不同闸门调控方式所引起的非恒定流过渡进行模拟,比较 2 种运行方式以及预报出各级节制闸调闸时间提前量,全面地反映系统动态并且较明确地模拟闸门调节过程。     

孤柏咀渡槽南岸节制闸和退水闸闸基工程地质问题评价

对南水北调中线穿黄工程南岸节制闸和退水闸的闸基强度、闸基沉降及闸基抗滑稳定等问题进行评价.结果表明,设计方案的设计强度满足设计要求；退水闸闸基最终沉降量为7.7cm,满足允许沉陷量要求；退水闸和节制闸不会发生表层滑动,也不会产生深层滑动.     

光纤传感技术在洺河渡槽安全监测中的应用

1.概述洛河渡槽是南水北调中线一期工程总干渠的一座大型河渠交叉建筑物,担负着总干渠河北省南段跨越沼河的输水任务,同时还兼有调节总干渠水位和退水任务。洺河渡槽工程包括5个部分:跨河渡槽、进口节制闸、出口检修闸、退水闸和排冰闸。均为1级建筑物。全长930m,其中洺河渡槽总长829m,包含进出口连接渠道101m。洺河渡槽设计流量230m~3/s,加大流量250m~3/s。     

基于遗传程序的南水北调中线水面线计算

目前南水北调中线水面线的推算采用传统恒定非均匀流公式,糙率等水力参数需根据实际情况,定期复核并进行修正,缺乏灵活性。结合中线调度实际,建立了基于遗传程序设计的渠道水面线计算模型,利用遗传程序自动拟合渠段上游节制闸闸后水位与下游节制闸闸前水位、输水流量的非线性关系,从而实现在闸前常水位控制模式下不同输水流量的水面线推算。经在南水北调中线干线工程典型渠段的试用表明,建立的基于遗传程序水面线计算模型灵活性强、拟合精度高、操作方便,具有较高的实际应用价值。     

南水北调中线工程输水调度初始控制策略研究

南水北调中线工程输水干线由61个节制闸控制水流。根据各渠段内进出流量及渠道内初末状态体积的变化,可以将调度过程中各渠道的流量体积变化归纳为关闭充水、关闭泄水、开启充水、开启泄水4种情况。根据这4种运行情况,分别制定相应的控制策略,确定各节制闸流量调整的起始、结束时刻,最终得出了南水北调中线工程输水调度初始控制策略,满足渠道安全运行要求。     

明渠流水击现象基本理论探讨

从一维明渠非恒定流基本方程组出发,采用特征线法进行数值离散,探讨了明渠流水击现象的基本理论。以南水北调中线工程总干渠某段明渠为例,计算分析了设计流量和加大流量下进、出口节制闸同时关闭时的水位最大壅高值。指出:明渠流中亦存在水击现象,这种水击可划分为直接水击和间接水击,水击的出现类型与断面水力要素及渠长有关。     

南水北调中线工程总干渠水力学 仿真模型研究

以节制闸为边界将南水北调中线总干渠分为若干子段,采用闸门过闸流量公式、能量方程、圣维南（Saint-Venant）方程组和低压管流方程分别计算闸门水位流量关系、明渠恒定流、明渠非恒定流和有压建筑物非恒定流,以此建立总干渠水力学计算模型。通过双重迭代方法对水流方程、过闸流量方程进行联合求解,以模拟总干渠运行调度动态过渡过程,以京石段2008年输水实测数据对水力学模型进行验证,结果表明模型具有良好的收敛性和较高的精度。     

设置保水堰管涵输水系统的水力瞬变数值仿真

为研究大型调水工程的水力瞬变过程，采用明渠非恒定流方程及Preissiman方法模拟无压管涵非恒定流、有压管涵水击和明满交替流，提出了设置保水堰的长距离管涵输水系统的水力学仿真模型。所建立的数值模型可模拟包括管涵明满交替和保水堰跌水等复杂的水流现象。数值仿真结果表明，在检修闸门和下游管涵之间设置保水堰，可以调节输水管道内的压力，避免紧急启闭时发生液柱分离以及检修闸门突然关闭时因明满流交替而产生强烈的冲击水压。     

长距离输水渠道超高设计研究

我国现行的工程设计规范中,对输水渠道的超高设计标准适应性不强,难以适应长距离、大流量的输水渠道超高设计。现代渠道设计中普遍采用了节制闸控制技术,水流控制过程会引起水位波动,在以往的超高设计中水流涌波考虑较少。从非恒定流角度,对渠道超高的主要影响因素进行了分析和实例计算,提出了有节制闸控制的长距离输水渠道超高设计公式和方法,可供渠道设计时参考。     

南水北调中线分水口群不同运用方式对总干渠水力控制特性的影响

分析了南水北调中线总干渠在闸前常水位运行方式下,满足分水口群用水需求的节制闸控制方式和算法,通过数值仿真,重点研究了分水口群分别采用顺序运用方式、同步运用方式及逆序运用方式时,总干渠在闸前水位偏差、水力过渡时间和闸门操作历时等水力控制指标方面的差别。研究表明,闸门操作历时在顺序运用方式下最短,逆序运用方式下最长;水力过渡时间在同步运用方式下最短,逆序运用方式下最长;而闸前水位偏差指标在三种运用方式下相同。     

大型串联渠系冰塞-水力响应特性分析

为了定性定量描述南水北调中线工程冰塞特征与水力响应特性之间的耦合关系,采用数值模拟方法,建立了串联渠系冰塞事件-水力响应-闸门操作耦合响应模型,通过多工况对比揭示冰塞体范围、厚度和输水流量及闸门群应对方式等造成的渠系水力响应规律。研究结果表明：闸门群耦合响应下,发生冰塞事件的渠池仅影响其上游渠池的水力过程,对于发生冰塞事件的渠池,其冰塞体上游段水位壅高,下游段水位降低,而该渠池上游所有渠池水位整体降低;闸门群无响应时,冰塞可造成渠系放空风险,而PI控制器作用下的闸门群调度可明显改善渠系应对冰塞事件的水力响应,水位波动幅度随冰塞体和输水流量的增大而不断增大,在模拟工况下,闸前最大水位偏差达0.5 m,输水目标恢复时间约20 h,在冰塞体足够大时,渠系面临漫堤风险。做好渠池风险评估和优化冰塞事件应对控制器是下一步研究的重点。     

南水北调中线渠道控制计算模型

南水北调中线总干渠线路长、供水范围广，沿线分光口门多，做好总干渠的运行控制十人刀要。闸前常水位和控制容量方式是中线最合适的控制方式。根据中线工程总体设计成果，分别为这两种运行方式研制渠道控制计算模型。由用水户的分水流量和计算模型可以出渠道节制闸的最终闸门开度，供调度使用。     

管渠结合系统非恒定流数值模拟及理论分析

管渠结合系统非正常运行工况闸门突然关闭时,最大壅水高度的计算对渠堤及闸门的设计具有重要意义。上下游闸门同时关闭时,管渠结合系统最大壅水高度值存在直接水位波动和间接水位波动两种类型,并有其判别方法。有压管相对较长时,明渠和有压管段均可划分成微段联合计算,全面阐述了这种情况下用特征线法数值模拟时内边界条件的处理方法。经系列计算检验,说明该方法是合理、有效的。