优化设计的输水渡槽：经济与合理性的工程实践

该篇文章主要探讨了渡槽结构的优化研究及其实现策略，针对山区或丘陵地带输水工程中的特殊需求，特别是在深圳市东部供水水源工程中遇到的挑战。作者刘晓文以永湖至松子坑段的输水线路为例，对比了渡槽与浅埋式倒虹吸两种输水建筑物方案。 首先，作者强调了输水结构方案选择的重要性，指出由于倒虹吸的水头损失较大，尽管初期静态投资可能较低，但在长期运行中因电力消耗增加，导致年运行费用较高。经过经济比较和动态投资折现值计算，发现渡槽虽然初始投资稍高，但由于水头损失较小，综合考虑下来，其经济效益更为显著，尤其在流量增大时，优势更加明显，因此最终选择了渡槽作为输水结构形式。 接着，文章深入探讨了渡槽纵坡对技术经济的影响。研究了三种不同的纵坡（1/111、1/5∞和1/12∞0），当流量为15m³/s时，纵坡的不同会导致过水断面面积有所差异，约为9%。这表明在优化设计中，纵坡的选择不仅关系到结构的稳定性和水流效率，也直接影响到整体成本效益。 在优化过程中，作者运用了三维有限元分析方法，这是一种精确模拟复杂结构行为的数值分析工具，能够帮助确定最经济、合理的渡槽结构尺寸。通过这种计算手段，文章旨在找到既能满足工程性能需求，又能最大限度降低成本的渡槽设计方案。 这篇文章的核心内容是通过对渡槽纵坡、跨度、断面形式以及结构计算方法的优化设计，为深圳市东部供水水源工程提供了经济、合理的解决方案，并展示了三维有限元分析在工程设计中的实际应用及其带来的经济收益。这为类似山区输水工程的设计提供了有价值的参考案例。