閘門(mén)水力模型試驗(yàn)規(guī)程

1總則

2相似準(zhǔn)則

3試驗(yàn)設(shè)備與量測(cè)儀器

4模型設(shè)計(jì)

5模型制作與安裝

6試驗(yàn)內(nèi)容與方法

7資料整理與分析

8報(bào)告編寫(xiě)

附錄A 閘門(mén)水力模型試驗(yàn)量測(cè)儀器技術(shù)指標(biāo)和安裝要求

標(biāo)準(zhǔn)用詞說(shuō)明

條文說(shuō)明2100433B

《閘門(mén)水力模型試驗(yàn)規(guī)程(SL159-2012)》由中國(guó)水利水電出版社出版。

水力自動(dòng)閘門(mén)按閘門(mén)的形式可分為翻板閘門(mén)、弧形閘門(mén)、鼓形閘門(mén)、扇形閘門(mén)及舌瓣閘門(mén)等。各閘門(mén)利用力矩平衡或以控制浮室水位操作杠桿的方式進(jìn)行啟閉,以實(shí)現(xiàn)水流的自動(dòng)調(diào)節(jié)和運(yùn)行。借助水力自動(dòng)操縱門(mén)葉而控制水道孔口啟閉,以實(shí)現(xiàn)水流的自動(dòng)調(diào)節(jié)和運(yùn)行。

水力自動(dòng)閘門(mén)水力自動(dòng)翻板閘門(mén)

水力自動(dòng)翻板閘門(mén)是一種借助水壓力和重力的作用,隨著水位的變化,為保持水壓力與重力的平衡而自動(dòng)啟閉的閘門(mén),該閘門(mén)主要利用力矩平衡原理使閘門(mén)繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng),隨著上游水位的變化自動(dòng)啟閉的一種自動(dòng)化閘門(mén)。該類(lèi)閘門(mén)主要用于攔河閘上,在正常蓄水位時(shí),閘門(mén)關(guān)閉蓄水,以滿足灌溉、發(fā)電和航運(yùn)的需要。它具有運(yùn)行穩(wěn)定,管理方便等優(yōu)點(diǎn)。水力自動(dòng)翻板閘門(mén)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有較長(zhǎng)的應(yīng)用歷史。在我國(guó),從20世紀(jì)50年代以來(lái),交通航運(yùn)和水利部門(mén)對(duì)水力自動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)閘門(mén)進(jìn)行了廣泛的試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐,使翻板閘門(mén)在防洪、發(fā)電、航運(yùn)等工程中得到廣泛應(yīng)用。到20世紀(jì)60年代中期,翻板閘門(mén)門(mén)型的門(mén)體結(jié)構(gòu)、材料應(yīng)用及閘門(mén)的工作原理等方面有所突破。20世紀(jì)70年代初期,我國(guó)陸續(xù)涌現(xiàn)了一批在結(jié)構(gòu)型式和調(diào)節(jié)性能以及運(yùn)行方式上都有較大發(fā)展的新型的水力自動(dòng)翻板閘門(mén)。到了20世紀(jì)80年代,連桿滾輪式水力自動(dòng)翻板閘門(mén)的出現(xiàn)使翻板閘門(mén)的結(jié)構(gòu)型式和調(diào)節(jié)性能更加完善。隨著許多學(xué)者的深入研究,使這類(lèi)閘門(mén)突破了繞固定支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的常規(guī)做法,使閘門(mén)沿多個(gè)支點(diǎn)或曲線形軌道旋轉(zhuǎn)移動(dòng),改善了該類(lèi)閘門(mén)的功能。

水力自動(dòng)閘門(mén)水力自動(dòng)弧形閘門(mén)

弧形閘門(mén)因其啟門(mén)力小,沒(méi)有門(mén)槽,過(guò)流流態(tài)好,操作運(yùn)行方便等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用,是水工建筑物中應(yīng)用最為廣泛的門(mén)型之一。弧形閘門(mén)早起的應(yīng)用是1860年尼羅河三角洲Rosetla壩和Damietta壩。1894~1895年,德國(guó)第一次在柏林附近安裝并使用弧形閘門(mén)。

水力自動(dòng)閘門(mén)水力自動(dòng)沖沙閘門(mén)

國(guó)內(nèi)外水力自動(dòng)閘門(mén)型式眾多,但多數(shù)均是設(shè)計(jì)在清水中運(yùn)行,而多泥沙河流上,從引水樞紐引出的水,通常需要經(jīng)沉砂池進(jìn)行沉沙,當(dāng)沉砂池淤積到一定程度后,開(kāi)啟閘門(mén)沖沙。為此,法國(guó)興建了一種水力自動(dòng)沖沙閘門(mén)。該閘門(mén)主要由檢波系統(tǒng)、放大系統(tǒng)、排沙系統(tǒng)三部分組成。但該類(lèi)閘門(mén)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用條件比較復(fù)雜,且取水流量也只能控制在0.3~6.4立方米每秒,因此,只是在法國(guó)修建了十幾座,并未得到廣泛的應(yīng)用。

水力自動(dòng)閘門(mén)水力自動(dòng)滾筒閘門(mén)

水力自動(dòng)滾筒閘門(mén)是一種放置在溢流壩頂,可調(diào)節(jié)水流運(yùn)行的新型的水力自動(dòng)閘門(mén)。該閘門(mén)的工作特點(diǎn)是根據(jù)上游來(lái)水量和水位變化情況,利用水壓力產(chǎn)生的推動(dòng)力矩與閘門(mén)自重以及閘門(mén)配重產(chǎn)生的回復(fù)力矩進(jìn)行自動(dòng)啟閉,實(shí)現(xiàn)水流的自動(dòng)調(diào)節(jié)、運(yùn)行和排沙。該閘門(mén)在多泥沙河流中,能保證將高含沙洪水按需分洪,在泥沙淤積情況下,可按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)快速啟閉。同時(shí),在上游來(lái)水量較大時(shí),具有從閘門(mén)上、下同時(shí)過(guò)水的特點(diǎn),保證有較大的過(guò)水能力和較小的上游水深壅高值,使堤防工程量大大減少,可更好地調(diào)節(jié)水流運(yùn)行。水力自動(dòng)滾筒閘門(mén)的研究與應(yīng)用對(duì)提高高含沙洪水資源的利用具有重要的意義。

當(dāng)圓筒門(mén)水下振動(dòng)時(shí)，支配運(yùn)動(dòng)的主要作用力有水流的重力、材料的彈性力以及流體和固體的慣性力等。因此，欲使模型與原型達(dá)成動(dòng)力相似，須按照重力和彈性力兩者的相似條件設(shè)計(jì)模型，即常稱的水力一結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型。

當(dāng)進(jìn)行圓筒閘門(mén)(包括其它門(mén)型)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，欲達(dá)成嚴(yán)格的動(dòng)力相似，模型材料的選擇會(huì)受到極大限制，有時(shí)甚至是不可能的。從而給水彈性和自激振動(dòng)的相似性帶來(lái)困難。有鑒于此，現(xiàn)階段比較切實(shí)可行的途徑，是將水力模型和結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型分開(kāi)進(jìn)行研究，然后將兩方面的實(shí)驗(yàn)資料加以綜合分析，這樣對(duì)論證圓筒門(mén)或其它門(mén)型的共振問(wèn)題是有一定效果的 。

對(duì)于水力自動(dòng)閘門(mén)研究方法主要有:理論分析、模型試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算。理論分析主要是通過(guò)對(duì)水力自動(dòng)閘門(mén)的工作特點(diǎn)進(jìn)行分析后,應(yīng)用基本理論、科研信息和相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí),進(jìn)行分析判斷,定性地分析閘門(mén)的工作原理,并對(duì)閘體的受力變化進(jìn)行分析。理論分析的優(yōu)點(diǎn)在于所得結(jié)果具有普遍性,各影響因素清晰可見(jiàn),是指導(dǎo)模型試驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算的理論基礎(chǔ)。模型試驗(yàn),是基于水力自動(dòng)閘門(mén)的模型試驗(yàn)裝置、測(cè)試設(shè)備等對(duì)閘門(mén)的各個(gè)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),應(yīng)用先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備、數(shù)據(jù)采集軟件等對(duì)模型的水力學(xué)特性進(jìn)行觀察和測(cè)量,得到相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖像。模型試驗(yàn)是研究水力自動(dòng)閘門(mén)的重要方法,也是水工模型水力特性研究的重要途徑。

采用數(shù)值模擬對(duì)水力自動(dòng)閘門(mén)進(jìn)行研究,具有靈活性強(qiáng)、周期短、成本低及可預(yù)測(cè)性等優(yōu)勢(shì),也是研究的有效手段。數(shù)值計(jì)算是基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的模擬方法,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和CFD技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種流場(chǎng)的研究。數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)、理論分析是研究水力自動(dòng)閘門(mén)的三種基本方法,它們是相互依賴,相互促進(jìn)的。