APP下载

小水位差下平底平板门水闸闸孔出流的判别

2015-12-24朱文彪江苏省灌溉总渠管理处淮安223200

治淮 2015年5期
关键词:流态水闸闸门

黄 璐 王 鼎 朱文彪(江苏省灌溉总渠管理处 淮安 223200)

科技论坛

小水位差下平底平板门水闸闸孔出流的判别

黄 璐 王 鼎 朱文彪
(江苏省灌溉总渠管理处 淮安 223200)

孔流与堰流的界限不仅与e/h有关,还受闸上下游水位影响。本文通过分析南运西闸流量测验实例,阐述了在小水位差下仅以e/h值判别堰流或孔流是不够的,通过查阅文献、规范,采用新的流量判别式,正确地判别了流态,为工程调度运行和资料整编工作提供准确资料。

水闸 小水位差 堰流 孔流

1 引言

在水利工程中,闸门是用于控制水流最为常见的形式。受闸门控制的水闸,过闸流态常有堰流和闸孔出流两种不同的水流现象。堰流时由于闸门对水流不起控制作用,水面线为一条光滑的降落曲线;闸孔出流时由于水流受到闸门的控制作用,闸孔上、下游的水面是不连续的(如图1所示)。

堰流和闸孔出流边界条件的差异,使得水流特征及过水能力也不相同。对于具有闸门控制的同一过流建筑物,堰流和闸孔出流可以相互转化,这种水流的转化条件不仅与闸孔的相对开度有关,还与闸底坎及闸门的型式有关,根据实验,平底闸堰流和闸孔出流的判别条件如下:

为了计算简便,当闸前水深较大而行进流速较小时,近似地取闸前水头为闸前水深。

e—闸门开度;

H—闸前水头;

hc—收缩断面水深;

hk—临界水深;

hL—下游水深。

2 问题提出

3 工程实例

江苏省南运西闸位于江苏省宝应县范水镇南5km处的大运河西堤上,由节制闸和船闸组成,上游为宝应湖,下游为京杭大运河。该闸共6孔,每孔净宽6.0m,闸上游多年(1974~2013年)平均水位为6.01m,闸下游多年平均水位为6.47m。

图1(1)(2)闸孔出流,(3)(4)堰流

南运西闸始建于1970年11月,1973年4月竣工,系江苏省淮河入江水道工程的一部分,工程的主要任务是:配合宝应湖退水闸、北运西闸向大运河排泄宝应湖、白马湖295km2的涝水。必要时经江苏省厅批准可进行反向引水,弥补洪泽湖水量的不足。南运西闸闸身为混凝土和浆砌块石组合结构,闸总长100m,总宽43m,由两块轻型反拱混凝土底板组成(底板于2002年用钢筋混凝土填平),每块底板分3孔,共6孔,每孔净宽6m,净高4.2m,闸底板高程为3.5m,胸墙底高程为7.7m,公路桥面高程为12.0m,工作桥面高程为15.8m。闸门为钢质腹式平板门,单门重10t,每孔由两台立式油压启闭机垂直启闭,两侧翼岸墙为浆砌块石空箱连体结构。正向设计水位组合:上游水位7.0m,下游水位6.0m,流量409m3/s;正向校核水位组合:上游水位7.8m,下游水位7.0m,流量489m3/s;反向设计水位组合:上游水位5.5m,下游水位7.9m,流量225m3/s;反向校核水位组合:上游水位5.8m,下游水位7.9m,流量300m3/s。

4 平底板闸门孔流与堰流判别

对于有闸门控制的水闸来说,堰流与孔流是可以相互转换的,这种水流形式的转变除了与闸门的相对开度有关外,还与闸底坎、闸门型式以及上下游水位及其差值、出孔水流是否受下游水深的影响有关。可利用袁新明根据大量实验总结的理论关系或图2来判别堰流与闸孔出流界限。

闸孔自由出流:

表1 平板闸门垂直收缩系数ε

图2 平底平板门闸e/H-hL/H关系流态判别

自由堰流:

其中α=e/H,ΔZ为逆向落差,如图1(4)所示。

ε称为闸门垂向收缩系数,它与闸门的型式、闸门的相对开度的大小等因素有关。平板门可根据儒可夫斯基应用理论分析方法求得,如表1所示。

5 小结

单一应用e/H的值来判断水闸流态是堰流或孔流虽然方便,但并不一定适合所有工程实际,对于小水位差下水闸堰流孔流的判别会产生错误,将实际流态应属闸孔出流判别为堰流,将使得流量计算产生较大误差,直接影响工程运行及之后的水文资料整编工作。本文将实验室总结的公式应用于工程实际中,并采用《水工建筑物与堰槽测流规范》中流态判别图,正确判断水流流态,为工程正常安全运行及资料整编工作顺利进行提供保障

猜你喜欢

流态水闸闸门
复合掺合料在高流态特种混凝土中的应用
大跨度桁架平面闸门静动力特性分析
实验室小浮选机流态优化对浮选效率影响的试验研究
侧边机组故障对泵站前池流态的影响
湖南省水闸工程维修养护等级划分分析
浅析现代化技术在水闸工程运行管理中的应用
水利水电工程中水闸施工技术研究
水下机器人在长河坝电站导流洞闸门堵漏中的应用
有关水利水电工程中水闸设计的探讨
顺河跨海大桥工程对河道影响数值分析