【摘 要】
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南水北调输水系统是复杂的管渠结合长距离输水系统。某些渠段倒虹吸管(有压管)长度较长,相对明渠长度不可忽略,在数值模拟中不能视为一个结点,因此必须对有压管段和明渠段分
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南水北调输水系统是复杂的管渠结合长距离输水系统。某些渠段倒虹吸管(有压管)长度较长,相对明渠长度不可忽略,在数值模拟中不能视为一个结点,因此必须对有压管段和明渠段分别划分网格进行数值模拟计算。对于某一个渠段而言,若由于外因需要上下游节制闸短时间内同时关闭时,渠中水位必然产生剧烈波动。水位壅高值过大,则会出现漫堤；水位下降值过大,则会威胁到渠道边坡的稳定性(尤其是堤外高水位情况)。因此对两节制闸同时关闭工况下渠中水位最大壅高值的计算和渠基渗流场的计算非常必要,在此基础上分析出保证渠道安全运行的节制闸控制运行方式,可为实际工程提供指导。主要研究内容包括以下几方面：(1)建立一管渠结合系统(有压管道相对较长)数学模型,推导出了管渠结合断面具体计算公式,介绍了数值模拟内边界具体的处理方法。采用特征线法对有压管段和明渠段分别划分网格进行数值计算,并将数值计算结果和理论分析结果进行对比,验证了该数值模拟内边界处理方法的合理性。(2)将渠基横剖面简化为二维渗流场,用delaunay重心布点技术对求解域进行非结构网格划分,采用有限单元法对渠基进行了二维渗流计算,分析得到了渠道衬砌内外水头差随水位下降速度的变化趋势,为衬砌渠道边坡稳定性分析提供了必要的参考依据。(3)计算了一系列闸门不同关闭时间工况下沙河～颍河段渠中水位最大壅高值、出现时间及相应的渠道衬砌内外水头差,分析得到在保证不出现渠水漫堤和渠堤失稳情况下可选择的节制闸控制运行方式。利用该节制闸控制方式进一步对沙河～颍河段进行了具体的水位壅高计算,并与原始计算数值进行比较,在验证闸门控制方式可行性的同时为实际工程中节制闸的调度方式提供了指导和建议。
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