[發(fā)明專利]一種消減雙槽式輸水渡槽波浪的閘門調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010971624.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN112211163B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王才歡;侯冬梅;段文剛;張暉;翟靜靜;孔凡輝;王智欣;杜華冬;傅春光;杜蘭;王海燕;夏煜;楊金波;黃濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;E02B5/08
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 孔敏

本發(fā)明提供一種消減雙槽式輸水渡槽波浪的閘門調(diào)度方法，包括步驟：步驟一、根據(jù)雙槽式渡槽節(jié)制閘擬通過的流量及對(duì)應(yīng)的下游水位，按閘門前常設(shè)水位計(jì)算雙孔閘門均勻控泄時(shí)的閘門開啟高度e；步驟二、根據(jù)閘門開啟高度e和閘門前水深H計(jì)算閘門相對(duì)開啟高度e/H，如閘門相對(duì)開啟高度e/H≤0.65，則按計(jì)算的閘門開啟高度e進(jìn)行雙孔閘門均勻控泄運(yùn)行，如計(jì)算的雙孔閘門相對(duì)開啟高度e/H＞0.65，則不控制閘前常設(shè)水位，采用一孔閘門全開敞泄、一孔閘門局開控泄方式運(yùn)行，其中控泄運(yùn)行的一孔閘門相對(duì)開啟高度須滿足0.65＜e/H＜0.75。本發(fā)明簡單實(shí)用，能夠顯著消減雙槽式輸水渡槽在運(yùn)行中出現(xiàn)的大波浪，改善渡槽的運(yùn)行條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及引調(diào)水工程輸水安全領(lǐng)域，具體是一種消減雙槽式輸水渡槽波浪的閘門調(diào)度方法。

背景技術(shù)

在一些大型引調(diào)水工程中，渡槽是最常用的一種輸水交叉建筑物，有單槽式、雙槽式及多槽式布置形式。對(duì)于雙槽式輸水渡槽，左右雙槽是以渡槽中隔墩中心線為對(duì)稱軸布置的。

根據(jù)目前一般大型輸水渡槽的設(shè)計(jì)水流條件來看，渡槽和渠道水流均為緩流，渡槽中的水流雷諾數(shù)Re＞3×10⁶，因此渡槽出口墩尾水流具備了產(chǎn)生“卡門渦街”的必要條件，其特征是墩尾水流中周期性出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)方向相反、左右交替排列的一個(gè)個(gè)單獨(dú)渦漩，并形成兩列渦漩串向下游發(fā)展，單個(gè)渦漩出現(xiàn)的頻率f可由斯特勞哈爾公式f＝St(u/d)計(jì)算，u為渡槽出口斷面平均速度，d為渡槽中隔墩厚度，St為斯特勞哈爾數(shù)，當(dāng)渡槽出口斷面水流雷諾數(shù)Re＞3×10⁶時(shí)，St為常數(shù)0.27，即墩尾渦流左右擺動(dòng)具有周期性。在墩尾“卡門渦街”引發(fā)的微幅波通過渡槽向上游傳遞的過程中，其左右兩槽內(nèi)的微幅波由于墩尾“卡門渦街”的特性而相差了半個(gè)周期，如渡槽工作閘門全開敞泄，則兩槽內(nèi)的微幅波傳遞到渡槽進(jìn)口水域時(shí)，會(huì)出現(xiàn)左右兩側(cè)水面一高一低交替變化現(xiàn)象，即渡槽進(jìn)口前水面會(huì)產(chǎn)生橫向波動(dòng)；而渡槽進(jìn)口前周期性的橫向水面波動(dòng)使左右兩槽的進(jìn)流量也呈現(xiàn)周期性的變化，進(jìn)而可激發(fā)渡槽墩尾水流中的“卡門渦街”強(qiáng)度，使墩尾水流左右擺動(dòng)幅度增大；渡槽墩尾“卡門渦街”與渡槽進(jìn)口水流的橫向波動(dòng)兩者之間是一個(gè)相互激勵(lì)的過程，最終導(dǎo)致渡槽內(nèi)出現(xiàn)相應(yīng)流量條件下的波動(dòng)極大值。

南水北調(diào)中線工程某雙槽式渡槽(如圖2及圖3所示)在通過設(shè)計(jì)流量時(shí)，兩工作閘門按正常調(diào)度方法均全開敞泄運(yùn)行，結(jié)果渡槽內(nèi)出現(xiàn)了波高超過1.0m的周期性大波動(dòng)，左右兩槽內(nèi)的水面交替升降，甚至引發(fā)渡槽上下游明渠內(nèi)的水面也隨之波動(dòng)；一方面它降低了渡槽的輸水能力，另一方面對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)安全和渠道邊坡穩(wěn)定也構(gòu)成了威脅，成為制約全線工程輸水能力的瓶頸，影響了整個(gè)工程綜合效益的發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種消減雙槽式輸水渡槽波浪的閘門調(diào)度方法，以消減渡槽內(nèi)的水流大波動(dòng)，使渡槽和明渠能夠平穩(wěn)輸水，保證渡槽的輸水能力滿足要求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種消減雙槽式輸水渡槽波浪的閘門調(diào)度方法，包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)雙槽式渡槽節(jié)制閘擬通過的流量Q及對(duì)應(yīng)的渡槽下游水位H_下，按照閘門前常設(shè)水位H_常計(jì)算雙孔閘門均勻控泄時(shí)的閘門開啟高度e；

步驟二、根據(jù)閘門開啟高度e和閘門前水深H(H_常與閘前底板高程之差)計(jì)算閘門相對(duì)開啟高度e/H，如閘門相對(duì)開啟高度e/H≤0.65，則按計(jì)算的閘門開啟高度e進(jìn)行雙孔閘門均勻控泄運(yùn)行；如計(jì)算的雙孔閘門相對(duì)開啟高度e/H＞0.65，則不控制閘前水位，采用一孔閘門全開敞泄、一孔閘門局開控泄方式運(yùn)行。

進(jìn)一步的，步驟二中，在一孔閘門全開敞泄、另一孔閘門局開控泄運(yùn)行方式下，其閘門相對(duì)開啟高度須滿足0.65＜e/H＜0.75，具體為Q/Q_加大＝-43.003(e/H)²+55.549(e/H)-16.933，Q為渡槽節(jié)制閘擬通過的流量，Q_加大為渡槽節(jié)制閘設(shè)計(jì)的最大流量。