水闸消能防冲设计条件的确定.pdf

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1、·270·2014年第4期2014年8月SichuanBuildingMaterials第40卷总第180期DOI:10.3969/j.issn.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,江苏苏州摇215000)摇摇摘摇要:随着社会经济的发展以及科学技术的突飞猛冲刷量的50%,并且随着闸门开启时间的缩短,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闸门的时候,对防洪排涝起

2、到了巨大的作用,为广大百姓带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,冲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。消能防冲设渐渐与闸门开启历时无关。另外,随着闸门的开启,下游施出现故障的原因有以下几点:平面设计布置不合理、闸水位会随着流速的变化而变化,所以说,闸门的开启与闸门开启不对称、消能设计条件选择不当等,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,在闸条件选择不当与消能

3、防冲设施的损坏有着莫大的关系。因门的开启过程中,其下游水位与近底流速以及时间有着密此,本文结合水闸闸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2摇闸门开启过程中闸下水深的变化设施的使用寿命。摇摇关键词:水闸;消能防冲;设计;选择2郾1摇关于测试断面的选定摇摇中图分类号:TU653文献标志码:B本文根据相关研究者建立的模型进行分析测试断面的文章编号:1672-4011(2014)04-0270-02选定,在距离该模型闸门50m处,设置了一分干节制闸原1摇

4、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颐50的比例。根据相关有效数据统计,我国国内目前大中型水闸数2郾2摇实验测试结果量已有3700多座,其中大型水闸数量已有480多座,其过实验测试结果如表1所示。从以下实验测试结果可以3闸流量可达1000m/s,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,水深才能达到正常设计闸调查结果可知,很多大中型水闸的消能防冲设施几乎严水深,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,发现水闸一半

5、,随着时间的推移,水深的深度渐渐趋于平稳状态。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表1实验测试结果表不当。另外,平面设计布置不合理以及闸门开启不对称等3-1-1单宽流量/(m·s·m)2郾7893郾6794郾5995郾679也是造成水闸消能防冲设施出现损坏的重要原因。为了防实验渠道正常水深/m1郾6891郾9892郾1082郾689项目止水闸闸下的冲刷,相关设计人员会将最大单宽能量作为闸门开启历时/min3102030水闸消能与防冲的设计控制条件,针对上游水位,一般会2郾3摇关于数值模拟

6、不断的提高闸上当水位,而下游水位则需要考虑到水位升通过以上实验结果得知,闸门开启过程中,水流为非高之后使得水泄量增加的问题,因此,需要将可能出现最恒定流,本文以下通过利用差分格式来编写计算机程序进低水位来计算水位,另外,当闸门被开启的过程中具有着行数值模拟,假如初始水深为0,则圣维南方程无解,因非恒定流特性,因此,下游水位需要选择最低水位来计算,此,选择初始水深为0郾13m,不仅具有良好的模拟效果,进而有效计算出最大单宽能量,从而计算得出消能防冲的而且在闸门开启历时>3min的时候,其数值模拟更加清设

7、计条件。但是这种计算方法没有考虑到闸门开启时的非晰,如果闸门开启时间<3min的时候,其模拟精度较差并恒定流特性以及水利要素变化规律等,最后计算出来的消且与实际测量数据发生偏离。能设计标准常常不能满足水闸的消能防冲要求。因此,在2郾4摇关于模型测试结果的验证进行消能设计标准时需要考虑到闸门开启过程中非恒定流特性的问题,从而提高消能防冲的使用性能。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,原型的相关数据与实际数试

8、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闸门开启过在水利灌区设置了一分干节制闸,并且在该制闸中安置了程中的非恒定流过程进行数值模拟计算。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摇关于闸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控制多点同步检测系统来采集。通过实验得知,闸门开启后水闸现有的冲刷与闸门的开启有将闸门开启历时设为3、30min,则下游水位近底流速着莫大的联系,闸门开启过