陆浑灌区渠道过流能力的计算分析与整治措施

摘要

陆浑灌区始建于1967年，受建设时期的历史背景、社会情况、投资政策和施工水平的限制，存在设计标准较低、配套设施较差、遗留尾工较大等问题；同时灌区经过近五十年的运行，加上维修资金不足和管理体制较落后，暴露出的问题愈来愈多，尤其是渠道过流能力不足，严重影响了灌区的安全运行、效益发挥和持续发展。本文针对陆浑灌区渠道过流能力展开研究，主要内容如下：
　　（1）采用JAVA编制了渠道水面线计算程序，该程序可应用于计算棱柱体渠道水面线和非棱柱体渠道水面线两种情况。渠道水面线计算结果表明，实际断面水面线远高于设计断面水面线，说明渠道目前的过流量远低于设计流量，同时通过分析找出了渠道过流能力的影响因素，定量分析了各因素的影响程度，提出了渠道的改造措施。
　　（2）采用FLUENT模拟弯道三维水流运动，通过ICEM进行前处理，质量守恒方程和雷诺平均N-S方程作为控制方程，RNG k-ε涡粘性紊流模型封闭方程，有限体积法离散化方程，水气两相流VOF模型追踪自由水面，常规SIMPLE算法求解以及CFD-Post进行后处理，得到了不同流量工况下明渠弯道水流的纵向水面线、横向水面线和弯道环流结果，并将数值模拟结果与编程计算结果进行比较，分析总结了弯道对渠道水流水面线的影响。

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1 概况

1.1 研究背景和意义

1.2 问题的提出

1.3 水面线计算方法的研究现状

1.4 弯道水流数值模拟的研究现状

1.5 本文的研究内容

1.6 小结

2 灌区基本情况

2.1 灌区概况

2.2 建设及改造情况

2.3 研究的必要性和可行性

2.4 小结

3 渠道勘察工作

3.1 纵横断面

3.2 衬砌情况

3.3 淤积及植物分布状况

3.4 弯道

3.5 跨渠桥梁

3.6 渡槽

3.7 闸门

3.8 渐变段

3.9 小结

4 灌区渠道水力计算

4.1恒定非均匀渐变流微分流段数学模型

4.2 渠道水面线计算方法

4.3 渠道局部水头损失计算方法

4.4 渠道水面线计算结果

4.5 小结

5 弯道水流数值模拟

5.1 弯道水流的特性

5.2 弯道水流的数值模拟方法

5.3 灌区典型弯道的三维流场数值模拟结果

5.4 小结

6 过流能力不足的原因与整治措施

6.1过流能力不足的原因

6.2 解决过流能力不足的措施

6.3 小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录

附录A 渠道实际断面水面线计算结果

附录B 渠道设计断面水面线计算结果

附录C 渠道实际断面水面线和设计水面线比较图

致谢