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紊亂，槽內水位異常波動，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值模型模擬復演了澧河渡槽現狀流態異常現象，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”現象，墩尾水流出現周期性擺動，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優化工程措施，并通過數模分析對比，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。相關經驗可供類似調水工程渡槽流態改善借鑒。

關 鍵 詞：輸水渡槽; 水位異常波動; 卡門渦街; 數值模擬; 流態優化; 南水北調中線工程

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，通過實施生態補水，成為助力中國生態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和最大輸水能力。……