某拦河闸式渠首闸门调度及运行方式的数值模拟研究

2015-12-21李天朦王世兴

水利与建筑工程学报 2015年1期

关键词：模型

李天朦，赵涛，王世兴

（新疆农业大学，新疆乌鲁木齐830052）

渠首运行的主要任务就是泄洪、引水排沙。目前对渠首工程运行方式的研究大多数为物理模型试验方法[1－3]，对闸门调度的数值模拟研究主要为输水渠道的水力响应过程[4－8]，其中比较典型的数学模型有以圣·维南方程组作为渠道运行控制方程，采用Preismann四点差分隐格式对方程组进行离散化处理，采用追赶法进行迭代求解，并对其闸门附近水位下降速率、波动的传播时间、水流波动幅度大小和影响范围进行分析。对渠首工程闸门调度及运行方式的数值模拟研究很少[9－12]，主要应用 VOF模型，结合k－ε紊流模型和分段线形方式构造界面的方法，模拟大型水工建筑物内的水流流动。

本文以新疆某引水渠首为研究对象，该渠首工程为典型的拦河闸式引水渠首[13]，其特点是可根据河道来水、来沙规律主动灵活的控制渠首运行。利用泄洪冲沙闸及进水闸的部分或全部开启调节水位和流量，壅水沉沙、泄洪排沙，使取水口始终保持良好的引水条件，达到较优的泄洪、引水效果。此前已对该工程进行了物理模拟试验，获得了大量实测数据，因此，本文在物理模型的基础之上对该渠首工程的闸门调度及运行方式进行数值模拟分析，并以物理试验结果为基础，对数值模拟的分析结果进行验证。