矩形渡槽设计坡度与冬季水温变化关系预测

摘要

为了预测矩形渡槽坡度与水温的变化关系,避免渡槽在冬季输水期出现冰害现象,以西北地区某渡槽工程为背景,利用稳态热传导理论,采用Ansys Workbench软件建立三维有限元模型,利用牛顿冷却公式、对流换热公式以及曼宁公式进行计算。结果表明:当流量不变时,水温随坡度的变化而变化,当坡度达到1/1 100时,水流出口温度到达最小值,在设计时应当避免;当水深不变,坡度减小2.4倍时,水温下降值增大约1.6倍,可以看出,坡度变化对水温的影响比较明显。当水深为1.5 m,环境温度为-17℃,设计坡度为1/1 300时,水流出口温度低于0℃;当环境温度为-25℃,设计坡度小于等于1/750时,水流出口温度低于0℃,因此在渡槽设计时,应结合修建地区的输水流量或水深来设计最优坡度。