水闸消能防冲设计条件的确定.pdf

到材
2014年第4期
2014年8月
Sichuan Building Materials
第40卷总第180期
D)O1:10.3969/j.isn.1672-4011.2014.04.126
水闸消能防冲设计条件的确定
陈柳杰
(苏州市水利设计研究院有限公司,江苏苏州215000)
摘要:随着社会经济的发展以及科学技术的突飞猛冲刷量的50%,并且随着间门开启时间的缩短,则冲坑的
进,我国国内目前已建立3700多座大中型水闸,这些水闸深度就会渐渐加大,然后在进行开启第二次阐门的时候,
对防洪排涝起到了巨大的作用,为广大百姓常来良好的社冲坑的深度逐渐呈减小趋势,冲坑的面积便逐渐变大,但
会福利。但是这些水闸随着时间的推移,频频发生各种设与此同时,沖坑的深度以及面积渐渐趋于稳定状态,最后
施故障问题,尤其是消能防冲设施问题明显。消能防冲设渐渐与阐门开启历时无关。カ外,随着阐门的开启,下游
施出现故障的原因有以下几点:平面设计布置不令理、闸水位会随着流速的变化而变化,所以说,门的开启与间
门开启不对称、消能迓计条件选择不当等,其中消能设计下的消能防冲设计条件有着十分密切的关系,同时,在间
条件选择不当与消能防冲设施的损坏有着莫大的关系。因]的开启过程中,其下游水位与近底流速以及时间有着密
此,本文结合水间门开启所产生的非恒定流特性来探讨切的关系。
水闸消能防冲设计的选择,从而有效地延长水闸消能防冲
设施的使用寿命。
闸门开启过程中闸下水深的变化
关键词:水闸;消能防冲;设计;选择
中图分类号:TU653
文献标志码:B
2.1关于测试斯面的选定
文章编号:1672-4011(12014)04-0270-02
本文根据相关研究者建立的模进行分析测试断而的
选定,在距离该模型闸门50m处,设置了一分干节制闸原
1目前水闸建设概况
型观测1号,该选定的测试断面与原型距闸门呈1:50的比
根据相关有效数据统计,我国国内目前大中型水闸数2.2实验测武结果
量已有3700多座,其中大型水闸数量已有480多座,其
实验测试结果如表1所示。从以下实验測试结果可
闸流量可达100oいン,随着时间的推移以及对相关病险水了解到,当闸门开启将近1h之后,水深オ能达到正常设计
闻凋査结果可知,很多大中型水间的消能防沖设施几乎严水深,在闸门开启的瞬间其下游水深仅为正常设计水深的
重损坏。相关研究学者经过长期地研究与探索,发现水闸
的消能防冲设施出现损坏的主要原因是消能设计条件选择ン?随着时间的推移,水深的深度渐渐趋于平稳状态。
实验測试结果表
不当。另外,平面设计布置不合理以及门开启不对称等
单宽流量/(m2?s?m-1)2.7893.6794.5995.679
也是造成水间消能防冲设施出现损坏的重要原因。为了防实验
项道正常水深/m
1.6891.9892.1082.689
止水闸闸下的冲刷,相关设计人员会将最大单宽能量作为
闸门开启历时/min
水闸消能与防冲的设计控制条件,针对上游水位,一般会
不断的提高闸上当水位,而下游水位则需要考虑到水位升
2.3关于数值模拟
高之后使得水沘量增加的问题,因此,需要将可能出现最
通过以上实验结果得知,闸门开启过程中.水流为非
低水位来计算水位,另外,当闸门被开启的过程中具有着恒定流,本文以下通过利用差分格式来编写计算机程序进
非恒定流特性,因此,下游水位需要选择最低水位来计算,行数値模拟,假如初始水深为0,则圣维南方程无解,因
进而有效计算出最大单宽能量,从而计算得出消能防沖的此,选择初始水深为0.13m,不仅具有良好的模拟效果,
设计条件。但是这种计算方法没有考虑到门井肩时的非而且在间门开启历时>3mn的时候,其数值模拟更加清
恒定流特性以及水利要素变化规律等,最后计算出来的消断,如果门井启时间<3min的时候,其模拟精度较差并
能设计标准常常不能满足水阐的消能防冲要求。因此,在日与实际测量数据发生偏离
进行消能设计标准时需要考虑到闸门井肩过程中非恒定流2.4关于模型测试结果的验诓
特性的问熟,从而提高消能防沖的使用性能。相关研究学
通过将模型测试结果与实际原型水闸渠道的纵比降
者为了分析非恒定流的特性问题而建立模型并进行了放流边坡系数等进行对比分析得知,原取的相关数据与实际数
试验,为了保证该实验结果的准确性,在设计模型的时候
据相差较小,所以,可以通过该数学模型来对门开启过
在水利灌区设置了一分干节制闸,并且在该制阐中安置
程中的非恒定流过程进行数偵模拟计算
弧形闸门],开启闸门的速度由计算机控制电机传动来实现,3关于间门开启过程中下游水位近底流速的变化
而下游水位由相关微机制多点同步检测系统来采集。通
过实验得知,闻门开启后水闻现有的冲刷与闻门的开启有
将门开启历时设为3、30min,则下游水位近底流速
着莫大的联系,间门开启过程中所产生的沖刷量几乎占总、主要有种情况:第一,闸门刚打开的时候,下游水位的
近底流速加快,随即渐渐趋于平稳状态,并且随着闸门开
作者简介:陈柳杰(1987-),男,江苏启东人,大专,助理工程师,主要
启时间越快,下游水位的近底出现最大一次流速的时间也
从事水利工程设计工作
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