黔中水利枢纽工程泄洪放空洞弧形工作闸门时均压力和脉动压力特征研究

述
黔 中水利枢 纽工程 是 贵州 省首个 大 型跨 地 区 、 跨 流 域长距离水利 调水 工程 ， 工 程 以灌溉 、 城 市供 水 为主 ， 兼
顾发 电、 县乡供水 、 人 畜饮水 等综合利 用。大坝枢 纽工程
位 于三岔 河 中游六枝 与织 金交界 的平寨 河段 ， 大坝 为混 凝土 面板 堆 石 坝， 最 大坝高 １ ６ ２ ． ７ ｍ， 校 核 洪 水 位
上游为 设计 洪 水 位 １ ３ ３ １ ． ８ ３ ｍ， 上游 事 故
闸 门全 开 情 况 下 进 行 的研 究 。 弧 形 工 作 闸 门 在 不 同 开 度 条件下测压点时均压力分布列于表 １ ； 动水 压 力 情 况 下 随
工作闸 门相对开度的变化关系绘于 图 ３ ， 顶 １随 工作 闸门
５ ５ ０ ０ ０ ２ ；２ ．水利部 交通运输部 国家能源局 南京 水利科 学研究 院， 南 京
［ 摘
要］ 目前我 国水利 工程 建设 已经进 入 高峰 期 ， 高水 头 闸 门的设 计 和施 工 中经 常会 遇 到 高
速 水 流 问题 ， 因此 高速 水 流对 闸 门在 不 同开度 下 引起 的 时均 压 力 和脉 动 压 力是 我们 必须研 究
相对开度 的时均压力变化 关系绘 于图 ４； 测点 １与测点 ３ 随工作 闸门相对开度 的时均压力变化关 系绘于 图 ５ ； 测点
２与 测 点 ４随 工 作 闸 门 相 对 开 度 的 时 均 压 力 变 化 关 系 绘
于图６ 。
［ 收稿 日期］ ２ ０ １ ４— ０ ７一Ｏ ７ ［ 作者简介 ］ 何 伟 （ １ ９ ８ ２一） ， 男， 贵州 德江人 ， 工程 师 ， 学士， 从 事水工金 属结构 设计 与研 究工 作 ； 赵 建平 （ １ ９ ８ ０一） ， 男， 江苏丹徒人 ， 高级工程师 ， 学士 ， 从事水工水力学研究工作 ．
Ｆ ｅ ｂ ．， ２ ０ １ ５
黔 中 水 利 枢 纽 工 程 泄 洪 放 空 洞 弧 形 工 ＂ ｒ ＇ ｌ ｚ
闸 Ｊ ＂ ｌ 时 均 压 力 和 脉 动 压 力 特 征 研 究
何
（ １ ． 贵州省水利水 电勘测设计 研究 院， 贵阳
２ １ ０ ０ ２ ９ ）
伟 ， 赵 建 平
１ ２ ６ ０ ． ３ ｍ、 门 ３：１ ２ ６ ０ ． ６ ｍ、 门 ４＝１ ２ ６ ０ ． ９ ｍ、 ｆ ］５＝
１ ２ ６ １ ． ２ ｍ、 门 ６＝ １ ２ ６ １ ． ５ ｍ、 ｆ ］７ ＝ １ ２ ６ １ ． ８ ｎ ｌ 、 ｆ ］ ８＝
图１ 弧 形 工 作 闸 门 时均 压 力测 点 布 置 图
＝
学 模型试 验研 究 ， 获得 了弧形 工作 闸 门在 不 同运 行工况 下的 时均压力 分布 规律及 脉动 压力 统计特 征 ， 对 水流 时 均动水 压力 和 脉动 压 力测 试 数据 等 各方 面 进行 综 合 分 析， 可为弧形工作 闸门的优化设计提供科学参考 。
法。
［ 关键词］ 时均压 力 ； 脉 动压 力 ； 弧 形工作 闸门 ； 脉动 压 力均 方根 值
［ 中图分类号 ］ Ｔ Ｖ ６ ６ ３ ［ 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章编号 ］ １ ０ ０ ６— ７ １ ７ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２— ０ ０ ２ ８— ０ ４
１ 概
的 问题 。 时均压 力和脉 动压 力对 闸门的震 动、 空蚀 和 冲刷 都 有 着 密切 的 关 系， 由于 实际 工程 的 复杂性 ， 多数 工程 中的 高速 水流 对 闸门 问题很 难 用 理论 分析 求得 解答 ， 通 常是 由实验 量 测 。通
过 物理 模 型 实验 与理论 分析 相 结合 的方法是 解 决水 流 时均 压 力和 脉动 压 力 问题 的一 种有 效 方
１ ２ ６ ２ ． ２ ｍ、 门 ９＝１ ２ ６ ２ ． ５ ｍ、 门 １ ０＝ １ ２ ６ ２ ． ９ ｍ、 顶 １＝ １ ２ ６ ６ ． １ ｍ、 侧 １＝１ 贝 ０ ３ ＝１ ２ ６ ３ ． ５ ｍ、 钡 ４ ２ ＝侧 ４ ＝
１ ２ ６３ ． ５ ｍ”
第２ １ 卷 第 ２期 ２ ０ １ ５ 、 年 ２月
水利 科 技 与 经 济
Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｎ ｃ ｙ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍｙ
Ｖｏ ｌ ＿ ２１ Ｎｏ ． ２
一
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何
伟， 等： 黔 中水利 枢纽 工 程泄洪 放 空洞 弧形 工作 闸 门 时均压 力和脉 动压 力特 征研 究
１ ３ ３ ３ ． ５ ２ ｍ， 设 计 洪 水 位 １ ３ ３ １ ． ８ ３ ｍ，正 常 蓄 水 位
１ ３ ３ １ ． ０ ｍ， 死水 位１ ３ ０ ５ ． ０ ｍ， 总库容１ ０ ． ８ ９×１ ０ 。 ｍ ， 属大
（Ｉ） 型水库 。黔 中水利枢纽工程 泄洪放空洞弧 形工作 闸
门孔 口尺寸 为５ ． ５ ｍｘ ６ ｍ， 设计水 头为７ ４ ｍ， 总水压力 为 ３ ９ ６ ８ ５ ｋ Ｎ， 其底板高程 为１ ２ ６ ０ ． Ｏ ０ ｍ。 通过 对弧形 工作 闸
门 的 时 均动 水 压 力 和 脉 动 压 力 特 性 进 行 了时 均 压 力 分 布 特 征
研 究
为了 比较完整地掌握弧 形工作 闸 门的时均压力 分布 资料 ， 在 闸门门体 上布置了 ｌ ５个测压点 ， 重点考察 闸门底 缘、 闸门前方左右侧 壁及 门楣 （ 顶 １ ） 的压 力分布 特征 ， 具 体测点布置见 图 ｌ 。 全关位时测压 点高 程分 别为 ： 门 １＝１ ２ ６ ０ ． １ ｍ、 门２