輸水渡槽水位異常波動原因分析與改善措施研究

屈志剛 李政鵬

摘要：南水北調(diào)中線工程自2020年開始正式啟動大流量輸水，在此期間部分輸水渡槽進出口流態(tài)紊亂，槽內(nèi)水位異常波動，過流能力降低。以澧河渡槽為研究對象，通過高精度三維水動力學數(shù)值模型模擬復演了澧河渡槽現(xiàn)狀流態(tài)異常現(xiàn)象，探究了渡槽水位異常波動的原因，即由于渡槽出口中墩體型寬平導致水流急劇繞流形成“卡門渦街”現(xiàn)象，墩尾水流出現(xiàn)周期性擺動，并引起兩槽流量的周期性變化，反過來又加重了墩尾水流的擺動，兩者相互激勵形成共振，放大了渡槽水位的異常波動。結合工程實際提出了各種可行的流態(tài)優(yōu)化工程措施，并通過數(shù)模分析對比，得出了最適合澧河渡槽的方案，即：在渡槽進、出中墩上下游修建三角形導流墩導流，從工程性價比、結構穩(wěn)定性等方面綜合考慮，推薦采用“進口長10 m+出口長30 m”的導流墩尺寸方案。相關經(jīng)驗可供類似調(diào)水工程渡槽流態(tài)改善借鑒。

關 鍵 詞：輸水渡槽; 水位異常波動; 卡門渦街; 數(shù)值模擬; 流態(tài)優(yōu)化; 南水北調(diào)中線工程

中圖法分類號： TV131.2

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.030

0 引 言

南水北調(diào)中線工程（以下簡稱中線工程）自2014年12月12日建成通水以來，經(jīng)歷了汛期和冰期輸水的考驗，在設計流量下整體運行狀況一直良好，成為沿線24座城市供水的生命線，通過實施生態(tài)補水，成為助力中國生態(tài)文明建設的重要力量。

為加大對河南省、河北省、天津市等地37條河流生態(tài)補水，按照相關管理部門工作安排，2020年4月29日起，中線工程首次以設計加大流量進行輸水，以此全面檢驗中線工程大流量運行狀態(tài)和最大輸水能力。……