韓 宇，呂宏興，余國(guó)安

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101）

兩種運(yùn)行方式下灌溉渠道的非恒定流數(shù)值模擬

韓 宇1，呂宏興1，余國(guó)安2

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101）

為了保證灌溉渠道運(yùn)行安全、合理調(diào)配水量，研究單一渠段的非恒定流過(guò)渡過(guò)程對(duì)促進(jìn)灌溉管理水平是十分必要的。通過(guò)考慮灌溉渠道的不同運(yùn)行方式以及節(jié)制閘的不同調(diào)控等綜合影響，按照灌區(qū)常用的渠段上游常水深運(yùn)行和下游常水深運(yùn)行2種運(yùn)行方式，應(yīng)用渠道非恒定流數(shù)值模擬的特征線法及矩形網(wǎng)格計(jì)算格式，對(duì)梯形斷面渠段由于不同閘門調(diào)控方式所引起的非恒定流過(guò)渡進(jìn)行模擬，比較2種運(yùn)行方式以及預(yù)報(bào)出各級(jí)節(jié)制閘調(diào)閘時(shí)間提前量，全面地反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)并且較明確地模擬閘門調(diào)節(jié)過(guò)程。

上游常水深運(yùn)行；下游常水深運(yùn)行；閘門調(diào)控；明渠非恒定流；數(shù)值模擬

渠道系統(tǒng)由一系列明渠渠段（又稱渠池）組成，渠道的運(yùn)行控制就是調(diào)控整個(gè)渠道水流和水深的變化，保證流量變化時(shí)渠道仍要保持較穩(wěn)定的水位，這才能有利于渠坡和襯砌的穩(wěn)定安全并確保配水的合理性。一般采用的運(yùn)行方式有兩種，即上游常水深運(yùn)行和下游常水深運(yùn)行。選擇渠道運(yùn)行控制的方法可以是就地人工控制、就地自動(dòng)控制或者檢測(cè)控制。當(dāng)前，我國(guó)傳統(tǒng)渠道還只都采用就地人工控制，渠系自動(dòng)化國(guó)外研究較早，并且自動(dòng)化灌溉在國(guó)外已有相當(dāng)規(guī)模，我國(guó)已在援建突尼斯陶里維爾渠工程和湖北、廣東的小面積灌區(qū)中試驗(yàn)應(yīng)用，但由于經(jīng)費(fèi)等實(shí)際原因未能推廣。無(wú)論在何種控制方式下，在實(shí)際調(diào)控中，都需要根據(jù)配水指令調(diào)節(jié)閘門，直到整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定并按配水指令運(yùn)行，同時(shí)調(diào)節(jié)閘門的先決條件是通過(guò)研究確定流量變化所要求的節(jié)制閘門的開(kāi)度。

對(duì)灌溉和輸水渠道的數(shù)值模擬研究發(fā)展較早，無(wú)論是理論基礎(chǔ)還是數(shù)值離散格式都相對(duì)比較成熟，美國(guó)ASCE灌溉渠道水力模擬專門委員會(huì)通過(guò)對(duì)不同離散格式的分析與比較［1］，指出用特征線法編程（Amorocho和Strelkoff 1965）實(shí)現(xiàn)單一渠道的非恒定流模擬簡(jiǎn)單易行。Preismann 4點(diǎn)差分隱格式（Liggett和Cunge 1975）也較為常用，這種差分方法計(jì)算效果很好，但在各渠道交叉相接時(shí)，用該格式離散形成的系數(shù)矩陣是不規(guī)則、不對(duì)稱的稀疏矩陣，即無(wú)效零元素占了絕大多數(shù)，降低了運(yùn)算速度，使其實(shí)用性大打折扣。本文選取馮家山水庫(kù)灌區(qū)總干槐園節(jié)制閘至張謝節(jié)制閘之間的渠段進(jìn)行模擬計(jì)算，針對(duì)梯形單一渠道，按照上游常水深運(yùn)行方式和下游常水深運(yùn)行方式，在一定初始條件下和不同閘門調(diào)控方式下，對(duì)模型渠段的非恒定流過(guò)渡進(jìn)行模擬，比較2種運(yùn)行方式以預(yù)報(bào)出各級(jí)節(jié)制閘調(diào)閘時(shí)間提前量，保證渠道運(yùn)行安全，合理調(diào)配水量。

1 明渠非恒定流的數(shù)學(xué)模型

1.1 控制方程

輸水渠道任一渠段以節(jié)制閘為上下游邊界，取水口設(shè)在緊鄰節(jié)制閘的上游邊，選擇沿渠各點(diǎn)的水位（Z）、流量（Q）作為渠道運(yùn)行的狀態(tài)變量，忽略旁側(cè)出流（q）的影響，則任一渠段運(yùn)行控制方程都可用一維非恒定流Saint-Venant基本方程表述：

式中：Z為水位（m）；B為對(duì)應(yīng)水位Z時(shí)的過(guò)水?dāng)嗝嫠鎸挾龋╩）；Q為流量（m3／s）；q為旁側(cè)單寬入流量（m3／（s·m））；A為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m2）；g為重力加速度（m／s2）；i為渠道底坡；C為謝才系數(shù)（m1／2）；R為水力半徑（m）；s為流程（m）；t為時(shí)間（s）。

1.2 方程離散

本文采用矩形網(wǎng)格法對(duì)求解域進(jìn)行劃分，把微分方程的連續(xù)問(wèn)題離散化，用數(shù)值積分來(lái)逼近微分方程，建立網(wǎng)格函數(shù)的代數(shù)方程組，在離散點(diǎn)上求解網(wǎng)格函數(shù)的值［2］。

先將方程化為常微分方程，即順、逆特征方程

離散上述方程，求Saint-Venant方程組的離散解，即求ω＋和ω－的交點(diǎn)P，把待求解區(qū)域的距離－時(shí)間平面劃分成矩形網(wǎng)格，網(wǎng)格的交點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)，用i表示距離的分段序號(hào)，j表示時(shí)間的分段序號(hào)。本文研究重點(diǎn)在于水位和流量的過(guò)渡過(guò)程，因此采用柯朗格式得到時(shí)刻P的水位（ZP）和流量（QP）的矩形網(wǎng)格特征線法計(jì)算公式。

1.3 邊界條件

外邊界條件，即入流、出流邊界，給定隨時(shí)間變化的流量Q（t）或者水位Z（t）過(guò)程。邊界方程形式?jīng)Q定于邊界控制條件。

內(nèi)邊界條件，即堰、閘等水頭突變處的關(guān)系條件。本文主要對(duì)閘門的出流流態(tài)和流量系數(shù)的處理，方法主要應(yīng)用Swamee根據(jù)Henry繪制的過(guò)閘流量系數(shù)的試驗(yàn)曲線擬合出平板閘門過(guò)流的流量系數(shù)函數(shù)式，其詳細(xì)處理方法可參見(jiàn)文獻(xiàn)［3］。

動(dòng)態(tài)邊界和明渠水流同時(shí)變化且相互影響，為一耦連問(wèn)題，若直接求解將使非恒定流問(wèn)題更加復(fù)雜［4］。因而，有必要將系統(tǒng)解耦，使二者互為邊界條件，在各個(gè)時(shí)段上獨(dú)立求解。

本文僅對(duì)一個(gè)渠段進(jìn)行模擬研究，如果需要實(shí)現(xiàn)線性多段渠道水力響應(yīng)過(guò)程的連續(xù)模擬，對(duì)于典型的閘門過(guò)流渠段，如圖1所示，在Gn＋1與Gn＋1需

100要滿足水流連續(xù)條件，即節(jié)制閘前斷面的流量等于節(jié)制閘后斷面的流量，可得到（5）式

式中：變量Q的上標(biāo)n＋1表示第n＋1段上的節(jié)制閘號(hào)；變量Q的下標(biāo)數(shù)字表示此渠段上的第幾斷面號(hào)。

2 典型模擬渠段

模擬渠段N長(zhǎng)l＝7 522.0 m，渠道底坡i＝1／7 000，糙率由恒定流實(shí)測(cè)流量水深資料計(jì)算取平均值n＝0.015，渠段上下游端平板閘門寬度均為bg＝4.0 m。渠段斷面為梯形，邊坡系數(shù)m＝3，底寬b＝5.0 m。初始條件時(shí)渠段流量為12m3／s，渠段沿程無(wú)流量分出和匯入，通過(guò)對(duì)恒定非均勻流的水面線計(jì)算可得渠段中各個(gè)過(guò)水?dāng)嗝娴某跏妓钪怠?/p>

將該模擬渠段N分成11個(gè)結(jié)點(diǎn)共10個(gè)計(jì)算單元，其中渠段N上游閘門和下游閘門分別位于其第0斷面和第10斷面，非均勻流水面線在上游閘門后（結(jié)點(diǎn)0）水深為2.673 m，在下游閘門前（結(jié)點(diǎn)10）水深為3.6 m。

采用模擬工況：2種運(yùn)行方式下，渠段引水流量在調(diào)節(jié)持續(xù)時(shí)間20 min內(nèi)，分別減小流量調(diào)控，流量調(diào)控ΔQ為－1.5，－3.5，－6.0 m3／s后維持不變，渠段邊界處的流量調(diào)節(jié)是假定該流量增減量在調(diào)閘過(guò)程中隨時(shí)間作線性變化，按上游常水深運(yùn)行時(shí)，調(diào)控渠段下游端閘門，按下游常水深運(yùn)行時(shí)，調(diào)控渠段上游端閘門。

圖1 典型模擬渠段示意圖Fig.1 Typically sim ulated canal stretch

3 計(jì)算結(jié)果分析

3.1 不同運(yùn)行方式下的閘門調(diào)控過(guò)程分析

渠道從水源取水，沿程通過(guò)一系列的分水口將所需水量輸送到各用水單位。在渠道的運(yùn)行過(guò)程中由于分水等各種因素的干擾，取水口處的水深經(jīng)常上下波動(dòng)，通常在分水口處修建節(jié)制閘來(lái)維持取水口的水深不變，于是一條輸水總干渠被各節(jié)制閘分成一連串的渠池，構(gòu)成渠道運(yùn)行系統(tǒng)，調(diào)整取水流量則取水口分水流量以及下游各渠池流量將發(fā)生變化，各節(jié)制閘門的開(kāi)度會(huì)做出相應(yīng)的調(diào)整，整個(gè)渠道系統(tǒng)將產(chǎn)生波動(dòng)，這種波動(dòng)能否在一定時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定是渠道運(yùn)行的穩(wěn)定性問(wèn)題。

按上游常水深運(yùn)行時(shí)，對(duì)下游邊界流量減小調(diào)控，相當(dāng)于下游N＋1渠段完成輸配水任務(wù)，而N渠段分水閘仍在工作且分水流量穩(wěn)定不變，或者分水閘完成配水任務(wù)關(guān)閉，而節(jié)制閘Gn＋1向N＋1渠段輸送的流量Qn＋1穩(wěn)定不變［2］。同理，所選渠段按下游常水深運(yùn)行時(shí)，上游邊界流量增加相當(dāng)于節(jié)制閘Gn的一個(gè)接水過(guò)程，上游邊界流量減小相當(dāng)于節(jié)制閘Gn的一個(gè)送水的過(guò)程。在兩種運(yùn)行方式下，都可從模擬結(jié)果中分析節(jié)制閘Gn＋1前為保持閘前穩(wěn)定水位及流量所應(yīng)控制的過(guò)渡過(guò)程及過(guò)渡持續(xù)時(shí)間。

在渠道運(yùn)行過(guò)程中需要按照調(diào)控要求得出相應(yīng)的調(diào)閘措施（包括閘門開(kāi)度和調(diào)閘時(shí)間）。在2種運(yùn)行方式下，通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果擬合，20min內(nèi)閘門開(kāi)度變化過(guò)程可以按線性函數(shù)擬合如表1。因?yàn)橐话銠C(jī)械閘門或者手動(dòng)閘門的調(diào)節(jié)可表示為開(kāi)度變化量G0隨時(shí)間t變化的線性函數(shù)［4］，為了反映閘門在整個(gè)模擬時(shí)段內(nèi)（0～400 min）開(kāi)度隨時(shí)間的變化過(guò)程，做出模擬曲線如圖2、圖3所示。隨著流量調(diào)控和水深經(jīng)歷一段時(shí)間趨于穩(wěn)定，閘門開(kāi)度的調(diào)節(jié)也趨于定值。在調(diào)節(jié)時(shí)段（t＝20 min）外，閘門開(kāi)度隨時(shí)間還有小幅波動(dòng)，這種波動(dòng)隨時(shí)間逐漸減弱，但這種開(kāi)度的小幅波動(dòng)在實(shí)際的調(diào)閘中一般不會(huì)出現(xiàn)。因此閘門最終開(kāi)度，可將流量穩(wěn)定時(shí)閘門開(kāi)度值作為最終開(kāi)度。

表1 閘門開(kāi)度調(diào)節(jié)函數(shù)表Tab le 1 The regu lative function of a gate opening

圖2 上游常水深、下游流量線性減小時(shí)渠段下游閘門開(kāi)度調(diào)節(jié)過(guò)程Fig.2 Variation graphs of downstream gate opening under constant upstream water depth and downstream discharge decreased in linear mode

3.2 不同運(yùn)行方式下各節(jié)制閘前后斷面水位及流量變化分析

圖3 下游常水深、上游流量線性減小時(shí)渠段上游閘門開(kāi)度調(diào)節(jié)過(guò)程Fig.3 Variation graphs of upstream gate opening under constant downstream water depth and upstream discharge decreased in linear mode

圖4 上游常水深、下游流量線性減小時(shí)渠段上游流量過(guò)渡過(guò)程Fig.4 Variation graphs of upstream discharge under constant upstream water depth and downstream discharge decreased in linear mode

圖5 上游常水深、下游流量線性減小時(shí)渠段下游水深過(guò)渡過(guò)程Fig.5 Variation graphs of downstream depth under constant upstream water depth and downstream discharge decreased in linear mode

圖6 下游常水深、上游流量線性減小時(shí)渠段下游流量過(guò)渡過(guò)程Fig.6 Variation graphs of downstream discharge under constant downstream water depth and upstream discharge decreased in linear mode

根據(jù)模擬結(jié)果分析模擬條件下主要水力要素的變化過(guò)程：上游常水深運(yùn)行方式下，主要對(duì)上游流量過(guò)渡過(guò)程和下游水位過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行模擬；在下游常水深運(yùn)行方式下，主要對(duì)下游流量過(guò)渡過(guò)程和上游水位過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行模擬。2種運(yùn)行方式下的流量過(guò)程線和水位過(guò)程線（圖4至圖7）顯示水流過(guò)渡過(guò)程是一種單向平穩(wěn)過(guò)渡。同一運(yùn)行方式，在閘門調(diào)控的不同流量變幅下，對(duì)渠道水位和流量的響應(yīng)時(shí)間以及水流波動(dòng)幅度影響很大。過(guò)渡持續(xù)時(shí)間隨流量變幅的增加而有所延長(zhǎng)，波動(dòng)的幅度也有所增長(zhǎng)。以上游常水深運(yùn)行方式為例，流量變幅為－1.5 m3／s時(shí)，流量過(guò)渡持續(xù)時(shí)間僅為229min，當(dāng)流量變幅增長(zhǎng)到－6.0 m3／s時(shí)，則過(guò)渡時(shí)間需要344 min，但波動(dòng)過(guò)程隨調(diào)控時(shí)間的衰減最終都能趨于穩(wěn)定。如圖5所示在上游常水深運(yùn)行方式下，由于閘門Gn＋1開(kāi)度不同程度的減小，節(jié)制閘Gn＋1前壅水，因此閘前水位最終都出現(xiàn)了不同幅度的上漲，且隨閘門開(kāi)度減小幅度越大，閘前水位上漲幅度越大；在流量變幅為－6.0 m3／s，過(guò)渡時(shí)間t＝289 min時(shí)，趨于平穩(wěn)的最終水深可達(dá)到3.723 m。而在下游常水深運(yùn)行方式下，恰恰相反，由于節(jié)制閘Gn開(kāi)度不同程度的減小，閘后水面線下降，因此閘后水位最終都出現(xiàn)了不同幅度的下降，且閘門開(kāi)度減小幅度越大，閘前水位下降幅度越大，最后趨于定值。由此看出，若渠道中水流已經(jīng)達(dá)到另一恒定狀態(tài)，閘門調(diào)控渠段流量只對(duì)過(guò)渡過(guò)程延續(xù)時(shí)間以及水流波動(dòng)幅度產(chǎn)生影響，而不影響流量和水位的過(guò)渡趨勢(shì)。2種運(yùn)行方式下隨閘門開(kāi)度變化幅度的影響，水流恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間也有所差異，有利取水口的位置一般在閘前，為使分水的流量保持穩(wěn)定，需要確定渠段下游流量及水深穩(wěn)定的時(shí)間。根據(jù)模擬結(jié)果顯示：上游常水深運(yùn)行方式下，下游水深過(guò)渡時(shí)間在流量變幅為－1.5 m3／s時(shí)為229 min，在流量變幅為－3.5 m3／s時(shí)為287 min，在流量變幅為－6.0 m3／s時(shí)為289 min；下游常水深運(yùn)行方式下，下游流量過(guò)渡時(shí)間在流量變幅為－1.5m3／s時(shí)過(guò)渡時(shí)間為230 min，在流量變幅為－3.5 m3／s時(shí)為314 min，在流量變幅為－6.0 m3／s時(shí)為371 min。由于模型渠段不同閘門調(diào)控方式所引起的非恒定流過(guò)渡時(shí)間以及波動(dòng)幅度有所差異，所以需要參考模擬結(jié)果調(diào)控各級(jí)閘門。

在閘門調(diào)節(jié)完畢時(shí)，該閘門處斷面的流量及水位變化曲線都會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，在該轉(zhuǎn)折點(diǎn)以后曲線的變化形狀或者按原來(lái)相反的趨勢(shì)變化，或者仍按原趨勢(shì)變化但變化的速率減慢。這是因?yàn)?，在轉(zhuǎn)折點(diǎn)以前的流量及水位變化由閘門條件產(chǎn)生的干擾波所引起［5］，在閘門調(diào)節(jié)完畢后，水位及流量的變化主要靠渠道自身的調(diào)節(jié)來(lái)穩(wěn)定目標(biāo)過(guò)渡。而且一般是閘門調(diào)節(jié)速度越大，曲線變化也越明顯。

3.3 同一運(yùn)行方式下的流量系數(shù)過(guò)渡過(guò)程分析

在不同工況下水流模型不僅能夠描述各種流態(tài)，而且還需要能描述因水位流量變化而引起的流態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程，從而增加了水流模擬的難度。相應(yīng)于不同工況，閘下過(guò)流會(huì)出現(xiàn)閘孔自由出流、閘孔淹沒(méi)出流，本文考慮閘門處流量系數(shù)Cd由于受閘門開(kāi)度G0、閘門上下游水深等因素影響是實(shí)時(shí)變化的，因而Cd并不是一定值。從圖8模擬結(jié)果為上游常水深運(yùn)行流量系數(shù)過(guò)渡過(guò)程，在流量調(diào)控時(shí)段內(nèi)，流量系數(shù)Cd基本呈線性規(guī)律變化，在流量調(diào)節(jié)時(shí)段外，流量系數(shù)Cd仍有波動(dòng)，且流量變幅越大，流量系數(shù)Cd的變化越強(qiáng)烈；隨著閘門Gn＋1上游段水深趨于穩(wěn)定，流量系數(shù)Cd變化也逐漸減弱，最后該系數(shù)處于一個(gè)穩(wěn)定值。模擬初始Gn＋1閘門下游水深hd＝2.64 m，閘門開(kāi)度G0＝0.9 m。按照Swamee提出的判別閘孔出流狀態(tài)的經(jīng)驗(yàn)式，計(jì)算可知初始時(shí)閘孔出流為淹沒(méi)出流，即閘門開(kāi)度為最大時(shí)是淹沒(méi)出流，在閘門調(diào)控減小的過(guò)程中其開(kāi)度幾乎呈直線變化；故在閘門開(kāi)度減小過(guò)程中均為淹沒(méi)出流，整個(gè)過(guò)渡過(guò)程未出現(xiàn)流態(tài)的過(guò)渡。

圖7 下游常水深、上游流量線性減小時(shí)渠段上游水深過(guò)渡過(guò)程Fig.7 Variation graphs of upstream depth under constant downstream water depth and upstream discharge decreased in linear mode

圖8 上游常水深、下游流量線性減小時(shí)渠段下游流量系數(shù)變化過(guò)程Fig.8 Variation graphs of downstream gate discharge coefficient under constant upstream water depth and downstream discharge decreased in linear mode

4 結(jié) 論

本文對(duì)灌區(qū)常用的2種渠道運(yùn)行方式在閘門調(diào)控過(guò)程下的明渠非恒定流過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行研究，數(shù)值模擬結(jié)果表明：

（1）比較2種運(yùn)行方式，在上游常水深運(yùn)行方式下，其優(yōu)點(diǎn)是能夠較快對(duì)支渠和下游渠道不可預(yù)見(jiàn)的流量增大需求作出反應(yīng)，而當(dāng)下游渠道需水量小時(shí)又可容蓄水量，適用于供給型渠道。下游常水深運(yùn)行方式可以使得分水閘能夠按照渠中最大的且相對(duì)穩(wěn)定的水深設(shè)計(jì)，也避免了因水位太低或水面波動(dòng)給用戶帶來(lái)的配水問(wèn)題，適用于需求型渠道。從模擬結(jié)果來(lái)看，同一工況，不同運(yùn)行方式下，各水力要素過(guò)渡時(shí)間幾乎相同，因此可按灌溉渠道實(shí)際需要選擇不同的運(yùn)行方式。

（2）針對(duì)閘門不同線性調(diào)節(jié)方式下，對(duì)渠段中研究斷面的水力要素的過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行模擬并給出過(guò)渡時(shí)間，有利于預(yù)報(bào)各級(jí)節(jié)制閘調(diào)閘時(shí)間提前量，保證渠道運(yùn)行安全，合理調(diào)配水量。

（3）在同一運(yùn)行方式下，閘門調(diào)控的不同流量變幅，對(duì)渠道流量的響應(yīng)時(shí)間，以及水流波動(dòng)幅度影響很大。相同時(shí)間內(nèi)，閘門調(diào)控流量變幅越大，流量及水位的變率也越大，水位也越早出現(xiàn)波動(dòng)情況，對(duì)渠道的襯砌安全也越不利。且隨調(diào)控流量變幅增大渠道的響應(yīng)時(shí)間也會(huì)增長(zhǎng)，但最終都能過(guò)渡到平衡狀態(tài)。從渠道安全調(diào)度運(yùn)行出發(fā)，工程建成后調(diào)度配水過(guò)程中，在兼顧配水靈活性及縮小配水響應(yīng)時(shí)間的同時(shí)，應(yīng)參考模型程序選擇合適的閘門調(diào)節(jié)時(shí)間，調(diào)節(jié)過(guò)閘流量過(guò)程。

本文建立的渠系水流調(diào)控模型程序簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便，能全面地反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)并對(duì)其運(yùn)行作出預(yù)測(cè)，可得到較明確的閘門調(diào)節(jié)過(guò)程。通過(guò)對(duì)多種方案的模擬可得到系統(tǒng)最佳運(yùn)行狀態(tài)，這對(duì)灌區(qū)配水管理和工程管理有參考價(jià)值。

［1］ The ASCE Task Committee on Irrigation Canal System Hydraulic Modeling.Unsteady Flow Modeling of Irriga-tion Canals［J］.Journal of Irrigation and Drainage Engi-neering，1993，199（4）：515－630.

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（編輯：王 慰）

Numerical Simulation of Unsteady Flow in Irrigation Canals w ith Two Operating M odes

HAN Yu1，LV Hong-xing1，YU Guo-an2
（1.College ofWater Resources and Architectural Engineering，Northwest A＆F University，Yangling 712100，China；2.Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research，CAS，Beijing 100101，China）

To research unsteady flow transition process in a single irrigation canal stretch for the purpose of ensuring the safe operation of irrigation canals and rational allocation of water，we consider adopting different operating modes，aswell as different gate regulationmodes etc.，under the two operation conditions of constant upstream wa-ter depth and constant downstream water depth，conduct the canal unsteady flow numerical simulation with the rec-tangular grid characteristic method in the trapezoidal cross-section under the different gate controls，and compare the results of two operatingmodes and forecast time in advance to control the sluice atall levels.So，the results can fully reflect the dynamic and more precise adjustment process.

constant upstream water depth operation；constant downstream water depth operation；gate regulation；open-canal unsteady flow；numerical simulation

TV133.2

A

1001－5485（2010）03－0029－05

2009-02-01；

2009-03-09

十一五國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2006BAD11B04）

韓 宇（1985-），女，黑龍江大慶人，碩士，主要從事灌溉水力學(xué)方面的研究，（電話）15249222459（電子信箱）anqi0594＠163.com。

呂宏興（1955-），男，陜西隴縣人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事工程水力學(xué)、節(jié)水灌溉新技術(shù)及灌區(qū)現(xiàn)代化管理方面的研究，（電話）13991333552（電子信箱）lvhongxing＠tom.com。