清河闸水工模型试验研究-论文.pdf

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1、第09期(总第388期)吉林水利2014年09月[文章编号]1009—2846(2o14)09-0024-05清河闸水工模型试验研究邵云琦(辽宁省水利水电勘察设计研究院，辽宁沈阳110006)[摘要]本文进行了清河闸应急除险加固工程水工模型试验的研究，通过33组次的定床、动床模型实验，测量了特征流量下包括水面线、流速大小及分布、压力大小及分布和冲刷范围及深度等在内的水力要素，验证了清河闸的泄流能力．评价分析了各种泄流条件下泄流量对下游海漫及防冲槽的影响。实验成果可供工程设计和水闸运行管理等相关部门参考。[关键词]水工模型；

2、定床；动床；泄流能力[中图分类号]Tv131．61[文献标识码]B要素；观测水闸消力池内水跃发生位置，跃前水1概述深、跃后水深、水跃长度等；验证水闸消能效果，观测消能工的流态．观测各种泄流条件下泄流量对清河闸枢纽工程位于开原市清河水库下游下游河床的冲刷情况、对其它建筑物的影响以及20km处的清河主河道上。修建于1974年．为开西对水闸的运行管理方式进行研究为水闸运行管理渠首枢纽工程，主要功能为灌溉、防洪。水闸历经提供依据30余年运行．主体结构未进行大改动，但由于建成后缺乏维修，多年带病运行。2010年开原市遭遇特3模型设计

3、大洪水，清河闸主体结构损毁。已不能继续使用。根据《开原市清河闸应急除险加固工程初步设计模型试验在宽1．Om、长40m的复合玻璃水槽报告》清河闸将在原址重建，重建枢纽工程包括水内进行。模型泄水建筑物部分采用石蜡制作，闸门平铺盖段25m、闸室段11．5m、消力池段23m、海漫采用有机玻璃制作．上下游建筑物采用水泥砂浆段25m、抛石防冲槽段14．55m等。枢纽全长抹制。在水流过程中重力始终起主要作用．粘滞力99．05m，闸室宽344．14m。设计2O年一遇(P：5％)及惯性力都比较小．故按重力相似准则设计整体洪峰流量为3232m

4、3／s；50年一遇(P=2％)校核洪峰正态水工模型[2】，模型流量、模型宽度和长度比尺流量为4594m3／s。为完善和验证初步设计成果和运采用1：40。其它相关比尺见表1。行调度方案．需通过水工模型试验研究。解决枢纽表1断面模型试验相关比尺布置、泄流能力、消能设施、运行管理等相关技术问题2试验研究内容本次试验拟通过33组试验．验证水闸的泄流能力并测量特征流量下包括水面线、流速大小及根据闸门运行调度方案．本次水闸断面模型分布、压力大小及分布、冲刷深度及范围等各水力试验选择4孔进行研究．其中模型宽度=4孑L净宽+[收稿日期]2

5、014—07—30[作者简介]邵云琦(1981一)，男，吉林白城人，蒙古族，硕士研究生，毕业于吉林大学水利水电工程专业，就职于辽宁省水利水电勘察设计研究院，工程师，现从事水利工程规划与设计工作。一24—吉林水利清河闸水工模型试验研究邵云琦2014年O9月2边孑L宽+2中孔宽=0．955m：模型有效长度=闸室+表2泄流能力设计值与试验值对比消力池+海漫+防冲槽=1．939m．模型设计洪水流量Q=o．0355mTs：校核洪水流量Q=O．0504mfs。动床断面模型试验在原定床模型的基础上进行．冲坑段布置在消力池后．模型砂中值粒

6、径为0．12ram。4试验研究水文组次表3设计流量、校核流量下各测点水面高程4．1断面定床试验(1)水闸泄流能力试验，确定最大泄流量，绘制水位流量关系曲线等。试验组次11组。(2)校核洪水、设计洪水时水闸闸墩、消力池等各特征点的压力沿程分布等试验组次2组：正常水位挡水位时，不同开启孑L数，不同开启度时各特征点的压力分布等。试验组次4组。4．2断面动床试验(1)流速试验：①校核洪水、设计洪水时测定消力池末端、海漫段、防冲槽和下游处的流速。试验组次2组。②正常挡水位时，不同开启孔数，不同开启度时各特征点的流速分布。试验组次6组

7、；(2)校核洪水位、设计洪水、闸孔出流时的收缩断面处、跃后水深处及消力池末端处的水深，测量水跃发生位置和水跃长度等。试验组次8组。5试验成果分析表4不同开度闸孔出流各测点水面高程5．1泄流能力观测试验结果表明设计流量时．实测上游水位略小于设计上游水位．当水位达到设计水位时，试验泄流量比设计流量大98mTs．与设计值偏差2．9％；校核流量时．实测上游水位小于相应的校核水位，当水位达到校核水位时．试验泄流量比校核流量大154roTs．与设计值偏差3．4％。水位关系曲线如图1．泄流能力设计值与实验值对比见表2。／^／一_／，；／

8、’／一／：：l5．，广，，·u010002000300O4OO050006OOO漉量rm)图1试验测得水位流量关系曲线一25—吉林水利清河闸水工模型试验研究邵云琦2014年O9月图2设计流量及校核流量下的水面线图3不同开度闸孔出流水面线5．2特征流量条件下水力要素观测表5校核流量、设计流量下各测压点压力