闸门水力学试验管理论文.doc

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1、闸门水力学试验管理论文1前言因水力自控翻板闸门具有结构简单，靠水的作用力自动启闭，节省能源、造价低廉、并兼有泄洪、蓄水功能，在各小型水利工程上得到广泛应用。但是，水力自控翻板闸门的水力特性较复杂，闸门的过流特性、动水压力和运行的稳定性仍处在研究阶段。在最早进行水力自控翻板闸门研究者发现，水力自控翻板闸门在运行中会出现周期性来回拍击支墩或坝坎的现象，破坏性极大。“拍打”的原因是由多方面引起：（1）控制闸门运行的支承条件；（2）闸门面板压强、门后空腔泄流、下游水位顶托、门后空腔中负压等水力因素；（3）

2、面板型式和堰的型式的形状因素。其中支承条件是引起闸门“拍打”的主要原因。为了解决闸门拍打问题，将最初闸门设计的两铰及多铰支承的形式进行改造。双支点连杆滚轮式翻板闸门型式为改进后的支承形式。其布置见图1。通过对3m×6m（高×宽）连杆滚轮式翻板闸门的后支承点的水力学试验，研究该闸门运行的稳定性，提出闸门运行稳定的最佳后支承点位置，并将试验成果应用于工程设计中，经原体运行观测，取得较好效果。2试验研究与成果2.1模型设计3m×6m连杆滚轮式水力自控翻板闸门安装在曲线非真空实用堰上，见图1。在80cm宽

3、的玻璃水槽进行试验研究。模型比例1∶7.5。按弗劳德重力相似定律设计模型。闸门用水泥加细铁砂混合材料浇铸而成。连杆及两端的活动铰用铜件制造。做到几何尺寸相似，容重相似。为保证模型制作的精度，对闸门重量和重心进行率定。闸门重量误差0.85%，重心位置无误差，使闸门的运动相似。模型率定成果见表1图13m×6m连杆滚轮式水力自控翻板闸门结构图6学海无涯2.2试验方案水力自控翻板闸门稳定的运转，合理选择支承点很重要，试验中对闸门支承后支点的位置进行6个方案的试验研究，各方案后支点位置从图1座标系KOZ可见

4、，其座标值见表2。表1模型率定成果情况门重(T)重心位置(m)XCYC原体门重11.1180.25841.4138模型门理论重0.026350.1885模型门实际重0.026130.1885误差0.85%0注：重心座标见图1中XO′Y座标系。表2自控翻板闸门6个方案后支点坐标方案K(m)Z(m)试验值计算值误差试验值计算值误差1－0.8325－0.840.9%0.8880.86742.3%2－0.78751.07253－0.7350－0.740.7%0.87750.86741.2%4－0.6825

5、0.99755－0.6225－0.642.7%0.84750.840.9%6－0.57750.9825表2中还列出了方案1、方案3、方案5的后支点座标计算值。从表可见，由于闸门加工工艺误差，试验中闸门后支的位置与设计值有误差，误差值小于5%。2.3试验分析研究闸门后支点选择合理的标志是：闸门开度应满足设计要求；泄流能力大；上游水位变幅较小；水位与开门角度关系曲线平稳，渐开性好；闸门无“拍打”失稳的现象。经试验观测分析整理，自控翻板闸门后支点6个方案水位与闸门开门角度关系见图2。方案1、方案3、方案

6、5的水位与开门角度的理论计算值也绘在同一图中，以便对比分析，试验结果见表3。6学海无涯表3自控翻板闸门后支点6个方案水位与闸门开门角度特征成果项号123方案序号最大开度开关门过程计算与试验水位比较(m)最高堰上水深(m)最低堰上水深(m)较接近部分距离较大处差值/相应开度差值/相应开度174°3.272.890.54/72°265°3.433.08373°3.282.88.54/72°468.5°3.363.08574°3.232.630.83/70°665.5°3.433.09注：第3项差值指理

7、论计算曲线与试验曲线之间的水位差。图2闸门后支点各方案水位与闸门开门角度关系曲线试验表明：（1）双支点连杆滚轮式翻板闸门系统的配置合理，在各方案中，闸门运转的渐开性较好，水位与流量关系曲线较平滑，避免了因水位突变导致闸门失稳发生“拍打”。在运转中会有些摆动现象，但闸门运行稳定。（2）后支点位置采用高点，开门门顶水深增加。当后支点座标提高10cm，门顶开门水深约增加3～5cm，闸门在开关过程中，最大的堰上水深增加约20cm。（3）后支点高度不变，后支点向下游移，即连杆加长，闸门在运转中出现摆动的幅度

8、较小，运行较稳定。（4）在闸门运转中，当下游水位对闸门有顶托时，闸门摆动的幅度较大，闸门容易出现不稳定的现象。（5）从图2可见，当闸门小开度时，水位与闸门开度的理论计算曲线与试验曲线值较为接近，差值在0.015～0.12m。各方案稍有差异。从本院所测试连杆滚轮式翻板闸门运行与闸门动力压力关系的资料分析，主要是由于闸门底缘的动水压力的变化引起。（6）当闸门开度较大时，6学海无涯试验值水位与计算值差别较大，最大差距出现在闸门达最大开度时，是由于闸门开度加大，门背气腔形成，产生负压作用于