裝配式拋物線形混凝土渠道最優(yōu)結(jié)構(gòu)型式研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)水利工程中，渠道是一種主要的輸配水建筑物，但在實際的工程應(yīng)用中，灌溉渠道工程存在著設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低、施工質(zhì)量較難保證和灌溉水利用效率低等一系列問題，建設(shè)安全可靠的輸配水渠系和設(shè)計合理的渠道結(jié)構(gòu)型式，對提高農(nóng)業(yè)灌溉用水的有效利用率和發(fā)展我國節(jié)水農(nóng)業(yè)等具有十分重要的意義。目前矩形、梯形、U形和弧形坡腳梯形、弧底梯形等渠道斷面形式廣泛應(yīng)用于我國大部分地區(qū)，拋物線形渠道由于具有斷面連續(xù)性和水力性能好等優(yōu)點，近年來在我國渠道襯砌與防滲工程建設(shè)中開始

2、推廣應(yīng)用。本文結(jié)合前人研究成果，針對小型渠道從產(chǎn)品化、標(biāo)準(zhǔn)化層面上提出了裝配式拋物線形混凝土渠道，應(yīng)用灌溉渠道的斷面優(yōu)化方法和結(jié)構(gòu)分析方法，對裝配式拋物線形混凝土渠道進行最優(yōu)結(jié)構(gòu)分析，為拋物線渠道的進一步推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。主要取得了以下研究成果:
　　(1)通過查閱大量國內(nèi)外相關(guān)文獻資料，闡述了確定最優(yōu)混凝土渠道結(jié)構(gòu)型式的意義，分析了國內(nèi)外渠道襯砌與防滲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、國內(nèi)外裝配式混凝土渠道的研究及應(yīng)用情況，總結(jié)了渠道斷面優(yōu)化

3、方法和渠道結(jié)構(gòu)分析方法。
　　(2)建立了以計算流量與設(shè)計流量之差最小為目標(biāo)函數(shù)的拋物線形渠道斷面優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，將粒子群算法引入到拋物線形渠道斷面優(yōu)化計算，以不沖不淤流速和渠道寬深比為約束條件進行全局搜索，確定了拋物線形渠道斷面最優(yōu)設(shè)計的形狀參數(shù)a和設(shè)計水深h。
　　(3)以陜西省石頭河灌區(qū)五丈源支渠拋物線形混凝土渠道為例，對其二次拋物線形渠道斷面進行優(yōu)化設(shè)計。結(jié)果表明，得到滿足約束條件的最優(yōu)方程形狀參數(shù)a為5.06，最優(yōu)設(shè)

4、計水深h為0.3982m。與原設(shè)計相比模型計算所得渠道過水面積減少了0.1021％，渠道土方量減少了0.5683％，混凝土襯砌量減少了1.8309％，工程占地也隨之減少。
　　(4)提出了裝配式拋物線形混凝土渠道，依據(jù)拋物線形渠道最優(yōu)斷面形式構(gòu)造了裝配式拋物線形混凝土渠道的結(jié)構(gòu)型式，運用ABAQUS-6.14有限元分析軟件對裝配式拋物線形混凝土渠道結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場和位移場進行了有限元分析，得到了裝配式拋物線形混凝土渠道應(yīng)力場和位移場的