高水頭平面事故閘門動水關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，設計荷載產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閉等問題。當閘門體型設計不良時閘底產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對閘門水動力荷載的影響，是高水頭平面閘門工程設計和應用急需解決的問題。
　　 本文針對高水頭平面閘門動水關閉的水動力特性問題，首先結合典型事故平面閘門的模型試驗分析了閘門動水關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果驗證數值模擬方法的基礎上，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和閘門水動力荷載的影響關系，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的設計建議。本文所取得的主要創(chuàng)新性成果概括如下:
　　 (1)首次結合物理模型試驗及原型觀測結果，研究了適合高水頭平面閘門動水關閉水動力荷載的數值模擬方法。數值模擬結果的精度能夠滿足工程設計的需要，為高水頭閘門動水關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隨上游底緣傾角線性增大的關系，提出了閘門底緣壓力隨底緣厚度減小而降低的影響關系，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計和相關閘門規(guī)范的修訂提供了參考依據。
　　 (3)首次系統(tǒng)研究了下游底緣傾角及上、下游水頭參數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，現行規(guī)范推薦的下吸力強度設計值僅適用于低水頭