高水頭平面事故閘門動水關(guān)閉水動力特性及門槽水力特性研究.pdf

1、泄水建筑物的事故平面閘門擔負著緊急情況下動水下閘、防止事故擴大的重任，閘門動水關(guān)閉的可靠性直接影響工程的泄水安全。在事故平面閘門的動水關(guān)閉過程中，閘門水動力荷載受閘門體型、作用水頭及流速、啟閉速度及通氣等諸多因素的影響而難以準確把握，設(shè)計荷載產(chǎn)生偏差時容易導致閘門啟閉機容量不足或閘門不能正常關(guān)閉等問題。當閘門體型設(shè)計不良時閘底產(chǎn)生水流分離導致的壓力波動，可能會帶來閘門振動的不利影響。隨著高水頭平面閘門日益增多，閘門的水動力特性更加復雜，

2、其運行可靠性問題更加突出。因此研究高水頭閘門復雜的水動力特性，分析閘門體型及水力參數(shù)對閘門水動力荷載的影響，是高水頭平面閘門工程設(shè)計和應(yīng)用急需解決的問題。
　　 本文針對高水頭平面閘門動水關(guān)閉的水動力特性問題，首先結(jié)合典型事故平面閘門的模型試驗分析了閘門動水關(guān)閉水流及水動力荷載的變化特征;在物理模型試驗及原型觀測結(jié)果驗證數(shù)值模擬方法的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)深入的研究了閘門水頭、底緣體型及啟閉速度等參數(shù)和閘門水動力荷載的影響關(guān)系，分析了高速

3、水流對閘門水動力特性的影響和異形門槽的水力特性，提出了閘門體型和水力參數(shù)的設(shè)計建議。本文所取得的主要創(chuàng)新性成果概括如下:
　　 (1)首次結(jié)合物理模型試驗及原型觀測結(jié)果，研究了適合高水頭平面閘門動水關(guān)閉水動力荷載的數(shù)值模擬方法。數(shù)值模擬結(jié)果的精度能夠滿足工程設(shè)計的需要，為高水頭閘門動水關(guān)閉的水動力荷載的計算和研究提供了一個新途徑。
　　 (2)首次系統(tǒng)深入研究了平面事故閘門上游底緣傾角、厚度、運行水頭及啟閉速度等參數(shù)對閘

4、門上托力的影響。揭示了運行水頭對閘門上托力的影響規(guī)律，給出了閘門最小上托力系數(shù)隨上游底緣傾角線性增大的關(guān)系，提出了閘門底緣壓力隨底緣厚度減小而降低的影響關(guān)系，對閘門上游底緣傾角及厚度的取值給出了建議，為高水頭閘門的工程設(shè)計和相關(guān)閘門規(guī)范的修訂提供了參考依據(jù)。
　　 (3)首次系統(tǒng)研究了下游底緣傾角及上、下游水頭參數(shù)對閘門下吸力的影響。研究表明閘門底緣的下吸負壓隨著上游水頭的增加而增大，現(xiàn)行規(guī)范推薦的下吸力強度設(shè)計值僅適用于低水頭