南水北调中线沙河渡槽水力学试验研究.doc

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1、南水北调中线沙河渡槽水力学试验研究张明恩杨春治买巨喆刘国龙摘要:沙河渡槽全长约11．9km，由5部份组成。为验证设计，采用水工物理模型与数学模型相结合的方法，对渡槽的水流运动特性进行了研究。结果表明:物理模型试验成果与数学模型计算成果吻合较好;设计流量与加大流量条件下，渡槽的水头损失计算值分别为1．750m和1．946m，而水头损失的设计值分别为1．770m和1．968m，设计值略大于计算值，水头略有盈余;设计流量与加大流量条件下，渡槽各段的水流衔接良好，无回流现象。关键词:水工模型;数学模型;水力学试验;沙河渡槽;南水北调中线工程中图法分类号:TV672．3文献标

2、志码:AHydraulicstestandstudyonShaheaqueductofmiddleRouteProjectofSouth-to-NorthWaterDiversionZHANGming＇en，YANGChunzhi，MAIJuzhe，LIUGuolongAbstract:Shaheaqueductiscomposedof5partswithatotallengthof11．9km．Inordertoprovideaccuracybasicdatafordesigndepartment，byhydraulicphysicalmodelandmathem

3、aticalmodel，theresearchonflowcharacteristicsintheaqueductisconducted．Theresultsshowthatthephysicalmodeltestagreeswellwiththemathematicalcalculationresult;respectively，thedesignwaterheadlossesoftheaqueductare1．77mand1．968mfordesigndischargeandenlargeddesigndischargewhilethecalculatedval

4、ueare1．75mand1．946m，thedesignwaterheadlossesareslightlylargerthanthecalculated，andthewaterheadsareslightlysurplus;underthedesigndischargeandenlargeddesigndischarge，theflowtransitionofvariousaqueductsectionsissmoothandnobackflowoccurs．Keywords:hydraulicmodel;mathematicalmodel;flowcharac

5、teristics;Shaheaqueduct;middleRouteProjectofSouth-to-NorthWaterDiversion沙河渡槽段全长约11．9km，其中明渠段长约2．9km，渡槽段约9km。渡槽段由沙河梁式渡槽、沙河－大郎河箱基渡槽、大郎河梁式渡槽、大郎河－鲁山坡箱基渡槽和鲁山坡落地槽5部分组成。沙河渡槽段渠段起点设计水位125．37m，与鲁山北段起点相接的终点设计水位为123．489m，总水头差1．881m，其中渠道占用水头0．111m，渡槽占用水头1．77m，设计流量320m3/s，加大流量380m3/s。为验证设计，采用水工模型试验与

6、数学模型计算相结合的复合模型研究方法，对沙河渡槽的水流运动特性进行了研究，本文简要介绍这一研究成果。1数学模型以沙河梁式渡槽进口节制闸至鲁山坡落地槽出口间长约9km的渠段作为二维数学模型的计算区域。采用基于平均水深的平面二维数学模型来描述水流运动。用正交曲线构建坐标网格，在渠宽方向布置100条网格线，宽度0．5～0．7m;沿渠道纵向布置910条网格线，长度约10m，并在渡槽渐变段、连接段、节制闸、检修闸等复杂地方进行了网格加密。数学模型中为了准确模拟各种衔接段对渡槽内水流运动的影响，一方面在边界变化较大的各种渐变段与连接段对网格进行了局部加密;另一方面则采用局部地形

7、修正与局部糙率调整的办法进行概化处理，以反映其影响，对节制闸、检修闸等部分阻水部分按断面突然缩小的建筑物考虑，糙率系数为，其中，H为水深，δ为局部阻力系数。2物理模型物理模型试验选取沙河渡槽3个局部段进行试验，沙河梁式渡槽模型主要为验证两闸过流能力并研究水流衔接情况，大郎河梁式渡槽模型主要为研究水流衔接情况，3个典型弯道段模型主要为研究弯道水头损失和横向水面差。模型比尺λL=30。模型上除了节制闸与检修闸采用有机玻璃制作外，其他则采用水泥砂浆抹面处理。供水系统通过水泵从水池内抽水，由管道经过电磁流量计输送到模型进口，再通过前池流入模型。模型出口的回水通过渠道回流