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188宝金博页面版: 水闸消能防冲设计条件的确定

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第 !" 卷第 # 期&’()!" *’)#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!$$" 年 %! 月?10) !$$"+,-./012 3/ 4031/01 ./, 5106/’(’7!8 ’9 :.;1< =12’><012基金项目 : 国家自 然科学基金资助项目 ("@A#@$$%)作者简介: 文恒 (%@A!—),男 (满族),内蒙古呼和浩特人,教授,从事灌区水工建筑物和水工模型试验研究)水闸消能防冲设计条件的确定文恒%,智泓!,牟献友%(% ) 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,内蒙古 呼和浩特$%$$%B; !) 北京市水利规划设计研究院,北京%$$$AA)摘要: 闸下冲刷破坏较普遍,消能防冲设计条件选择不当是原因之一) 水闸消能防冲设计条件一般选用最大单宽能量 ! C!"!#$ 作为控制条件% 由于水闸的上下游水位及泄量是随闸门开度的大小和下游河道充水时间的长短而变化的,为确定符合单宽能量最大这一点的工况,只能通过将闸门分级开启的方法,用恒定流的公式逐级试算寻求% 通过水工模型试验,并经原型观测资料验证,证明闸门开启过程中的水流是符合圣维南方程的非恒定流,并找到确定满足单宽能量 ! C!"!#$ 最大时的下游水深 &’的途径%关键词: 水闸;消能防冲;非恒定流;水工模型试验中图分类号: 5&#"D; 5&##文献标识码: +文章编号:%$$#"E#AE (!$$")$#"$$%E"$A!"#"$%&’(#&)’ )* +",&-’ .)’+&#&)’, *)$ "’"$-/ +&,,&0(#&)’ (’+ "$),&)’ .)’#$)1 )* ,12&.",33:F* G1/7%, HGI G’/7!, JKL3./M8’>%(% % ()’*+ ,-./*+0).12 ).3 ,4045 !."4.**+4." ,-55*"*, 6..*+ 7-."-54) 8"+4195’9+)5 :.40*+/4’2, #9&&-’ $%$$%B, ,&4.);!% ;*4<4." ()’*+ ,-./*+0).12 =5)..4." > ?*/4".4." @*/*)+1& 6./’4’9’*, ;*4<4." %$$$AA, ,&4.))45,#$(.#: 561 >/<1.2’/.N(1 ,1;1<O3/.;3’/ ’9 ;61 ,1237/ 0’/,3;3’/ ’9 1/1<78 ,3223P.;3’/ ./, 1<’23’/ 0’/;<’( O376; N1 ’/1 ’9 ;61 Q18<1.2’/2 9’< ;61 20’><3/7 0’OO’/(8 ’00><<3/7 N163/, 2(>3012) I; R.2 2>7712;1, ;6.; ;61 O.S3O>O 1/1<78 9’< >/3; R3,;6 0’>(, N10.(0>(.;1, N8 ! C!"!#$ ) I/ 0’/23,1<.;3’/ ’9 ;61 9.0; ;6.; R.;1< (1-1( .; N’;6 23,12 ’9 2(>3012 ./, 9(’R <.;1 -.<8 R3;6 ;61 7.;1’P1/3/7 ’9 2(>3012 ./, ;61 R.;1< 93((3/7 ;3O1 ’9 ,’R/2;<1.O, ;61 2;1PR321 7.;1 ’P1/3/7 ’9 2(>3012 ./, ;61 ;<3.( O1;6’, R3;6 ;619’<O>(. 9’< 2;1.,8 9(’R .<1 ’9;1/ 1OP(’81, ;’ ,1;1<O3/1 ;61 O.S3O>O 1/1<78 9’< >/3; R3,;6) T.21, ’/ 68,<.>(30 O’,1( ;12;2 ./,,.;. 9<’O P<’;’;8P1 ’N21<-.;3’/, 3; 32 P<’-1, ;6.; ;61 9(’R P.;;1</ ,><3/7 ;61 2(>301 ’P1/3/7 P<’0122 .00’<,2 R3;6 ;61 >/2;1.,8 9(’R0’OP(83/7 R3;6 ;61 4.3/;M&1/./; 1U>.;3’/2) V><;61<O’<1, . /1R .PP<’.06 R.2 R’<Q1, ’>; ;’ ,1;1<O3/1 ;61 ,’R/2;<1.O R.;1< ,1P;6&’2.;32983/7 ;61 O.S3O>O 1/1<78 9’< >/3; R3,;6 ! C!"!#$ )6"/ 7)$+,: 2(>301; 1/1<78 ,3223P.;3’/ ./, 1<’23’/ 0’/;<’(; >/2;1.,8 9(’R; 68,<.>(30 O’,1( ;12;8概况至 !$$$ 年底,全国由各级政府水行政部门管理的大中型水闸共 D E#A 座) 其中: 过闸流量 % $$$ ODW2以上的大型水闸 AB# 座; 过闸流量 %$$ ODW2 以上,小于 % $$$ODW2 的中型水闸 D !EB 座) 在病险水闸调查中发现,这些大中型水闸中,闸下游消能防冲设施严重损坏的就占 A!XDY )[%]为防止闸下的冲刷, 国内外的学者对于消能的研究,无论从形式上,或机理上均已进行了长期和深入的研究) 时至今日, 正如本文开头引 用材料所示,水闸下游冲刷破坏现象仍很严重, 且普遍存在) 当然,产生闸下冲刷破坏的原因很多,诸如平面布置不合理、闸门开启不对称或开启速度过快等,消能设计条件选择不当也是原因之一)水闸消能与防冲的设计条件, 一般选用最大单宽能量 ! C!"!#$ 作为控制条件% 上游水位一般采用提闸泄水时的闸上最高挡水位% 下游水位,考虑水位升高滞后于泄量增大的情况, 选用相应于前一级开度泄量的下游河道水位, 并选择可能出现的最低水位作为起始计算水位[!]% 这里所说的 “下游水位,考虑水位升高滞后于泄量增大的情况”,正是闸门开启过程中的非恒定流特性% 选用相应于前一级开度泄量的下游河道水位, 并选择可能出现的最低水位作为起始计算水位[!]是利用恒定流的计算公式, 通过闸门分级开启逐级试算的方法, 找出最大单宽能量 ! C!"!#$ 时的水位 流量组合, 作为消能防冲的设计条件% 正是由于这一近似算法没有正确地反映闸门开启过程中非恒定流水力要素的变化规律,使得消能设计标准常常选择不当 %?E%?水利水电科技进展,!$$",!" (#)A*5:$!""BDEB#DD"!BC)45: <DZ &&9 % *39 % 1.&’’E: FFGGH % &&9 % *39 % 1.

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