第６卷第６期水利科学与寒区工程Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．６２０２３年６月ＨｙｄｒｏＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＣｏｌｄＺｏｎｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｕｎ．，２０２３孙杰．基于冻胀量模拟计算的梯形渠道断面设计优化研究［Ｊ］．水利科学与寒区工程，２０２３，６（６）：１－３．基于冻胀量模拟计算的梯形渠道断面设计优化研究孙杰（博尔塔拉蒙古自治州水利水电勘测设计院，新疆博乐８３３４０００）摘要：在北方寒区渠道设计建设过程中，需要采取必要措施，防止冻胀破坏。此次研究以某灌区渠系改造为工程背景，利用数值模拟的方式探讨了渠深、渠底宽和渠坡坡度对冻胀量的影响，并提出了具体的工程设计建议，可以为相关类似研究和背景工程建设提供参考。关键词：梯形渠道；冻胀破坏；模拟计算；断面设计中图分类号：Ｓ２７７；ＴＶ６９８．２＋６文献标志码：Ａ文章编号：２０９６－５４１９（２０２３）０６－０００１－０３收稿日期：２０２２－１１－０１作者简介：孙杰（１９８３－），男，山东烟台人，工程师，主要从事水利水电工程设计工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｕｎｊｉｅ３７７３＠１６３．ｃｏｍ。１工程概况某灌区目前的有效灌溉面积为２１６．７ｋｍ２，其中自流灌溉面积为１７６．０ｋｍ２，扬水灌溉面积为３４．０ｋｍ２，井灌面积为６．７ｋｍ２。灌区自建成至今已经运行了将近４０年，渠道的渗漏和渠系建筑物破损情况比较突出，已经严重影响到灌区的农业生产发展。基于此，各级政府和灌区积极筹措资金，针对现有渠系进行分期、分批的大规模改造。在灌区的８期节水改造工程中，总干五节制闸以下的渠系改造为节水改造工程的重点内容。灌区位于北方寒区，冬春季的冻胀破坏是造成渠道衬砌结构破坏的重要原因，在渠系改造过程中，不仅要考虑采用必要的防冻胀工程措施，还需要从渠道的截面尺寸设计入手，探讨各参数对冻胀量的影响［１］，以便获得最佳设计方案。总干五节制闸以下的渠道长度１２４４．０ｍ，在长期使用中冻胀和水毁比较严重，因此需要重新开挖扩宽和衬砌。根据初始工程设计，该渠段的断面为梯形，其底宽为２．０ｍ，深２．５ｍ，渠坡坡度为０．６。２有限元计算模型２．１有限元模型的构建随着计算机技术的迅速发展，大型商业软件公司基于有限元理论开发出诸多大型通用有限元程序，其中使用最广泛的有ＡＮＳＹＳ、ＡＤＩＮＡ、ＡＢＡＱＵＳ、ＭＳＣ四个软件。ＡＢＡＱＵＳ是达索公司开发的一款大型通用有限元软件，其几何建模界...
