无压圆形输水隧洞正常水深与临界水深的简便计算

来源：水资源与水工程学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：杨伟峰，杨洋

单位：渭南市黄河水务有限责任公司

摘要：正常水深与临界水深是输水隧洞设计计算、运行管理的重要水力参数，圆形断面作为水力最佳断面，其特征水位计算尤为重要。针对已有公式存在精度不高、适用范围较小的问题，从水流运动的基本方程出发，引入过水断面特征参数和无量纲水深，结合数学运算中的极限思维，构造了多个函数模型。采用改进后的粒子群算法替代传统的参数确定工作，从而得出圆形隧洞无压水流特征水深的简便计算公式。通过与以往几个典型公式进行对比发现，本文提出公式在计算精度上得到了显著提高，正常水深计算的最大相对误差被控制在0.067%以下，而临界水深的计算误差也不高于0.182%，同时二者均具有较广的计算适用范围。本研究为特征水深的计算提供了新思路，同时提出的计算公式精度高、适用范围广，在隧洞、管道等无压输水系统中具有广阔的应用前景。

关键词：输水隧洞,圆形断面,正常水深,临界水深,PSO算法,计算公式

基金资助：国家自然科学基金项目（52179079、41877076）；陕西省水利厅科技计划项目（2023slkj-5）