荆山湖进洪闸行洪期推流问题解析.pdf

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1、兰堕尘堑丛塑』璺篁!箜塑2江酉建堑壅型王猩荆山湖进洪闸行洪期推流问题解析■吕俊士骚安徽省茨淮新河工程管理局，安徽蚌埠233400摘要：荆山湖进洪闸行洪期分洪流量大小直接影响进洪闸自身安全，关系到淮河蚌埠段淮北大堤防洪安全决策。在目前尚无实测流量资料的情况下，为有效解决行洪期推流问题，本文依据进洪闸设计特征及其水工模型试验等资料，重点剖析堰闸流态判别程序、方法及相应推流经验公式．解析孔流推流过程：经推流成果与设计允许流量值对比分析，具有一定合理性：该成果可操作性强，具有较强的参考价值，可作为当前进洪闸应急报汛的手段之一。关键词：荆山

2、湖进洪闸流态判别推流过程建议1工程概况荆山湖进洪闸位于淮河干流淮南田家庵以下，蚌埠市怀远县常坟镇境内(荆山湖行洪区上口门)，始建于2004年2月，2007年4月完工并正式投入运行。本闸属于大(2)型水闸，设计流量为3500m3／s，其主要建筑物为2级，堤防级别为3级。荆山湖进洪闸共3l孔，单孔净宽为lOm，总净宽310m，闸门高8．Om，水闸底槛高程为17．5m，防洪校核水位为24．75m，防洪设计水位24．25m。当湖内水位达24．0m时，相应的库容4．6m3亿。依据荆山湖进洪闸行蓄洪期运行操作规程规定，过闸流量不应超过设计流量

3、，引起下游冲刷；泄流水跃必须保证在任何情况下均发生在消力池内，确保建筑物安全：因此，只有及时分析、判断闸孑L出流流态，准确测算分洪流量，才能确保荆山湖进洪闸行洪安全：2流态判别程序及方法荆山湖进洪闸为开敞式平底设计，闸孔出流可分为孔流及堰流。影响闸孔出流的主要水力要素：闸门开启高度e；上游水头h}；下游水头h下；上下游水位差z等。当闸孑L出流时，流态可按以下程序分析判别。见进洪闸闸孔出流流态判别流程图。2．1孔流及堰流手恻⋯⋯j⋯，，⋯It^膏、·厂生竺—』_』与上⋯l。一膏、、，。■■、、芦筹8等等8藏态判别藏程圈当进洪闸闸孔出

4、流为孔流时，流态判别见式(1)。_}≤0．65(1)nJ_式中：e——单孔闸门开启高度，m；h上——进洪闸上游水头，m；h上=上游水位H上一闸底高程17．50m：反之，为堰流。2．2自由式及淹没式流态判别依据水力学理论，当下游收缩断面水头与上游水头之比小于或等于0．80时，闸孔出流均为自由式；反之，闸孔出流均为淹没式。由于下游收缩断面水位不易观测，通常在实际生产中，以下游水位H，代替。自由式流态判别见式(2)：HT_}≤O．80(2)h上式中：H下——湖内消力池水位，”；h下=H下一17．50；反之，为淹没式流态。3推流公式选择判

5、别出闸孔出流流态类型之后，正确选择相应堰闸流量公式是推流报汛工作的关键。根据荆山湖进洪闸设计、运行操作规程及水工试验等成果资料分析，本闸分洪期闸孔出流流态以自由式孔流为主，淹没式孔流为辅。3．1自由式孔流q自孔=灿e以gh』(3)推流可采用公式(3)。式(3)中：q自孔——单孔闸门分洪流量，m3／s；b——单孔闸门净宽，m；e、hI-——同式(1)、(2)；“——自由式孔流流量系数；流量系数仙值确定方法：通过堰闸在不同水力要素条件下进行大量流量测验并进行堰闸流量系数率定，建立e／h～仙关系线而得。但是，由于本闸无实测流量资料，因此

6、，参考并借用进洪闸水工试验数据资料是处理现行测洪报汛工作唯一有效途径。经试验数据分析，f(“)函数关系见式(4)。斗=o．6一o．185÷(4)n上3．2淹没式孔流淹没式孔流是在h下／h上>0．80时。由自由式孔流转化而成。因此，淹没式孔流推流经验式为{淹孔=Ⅱq自孔(5)式(5)中：q淹孔——自由式孔流流量，Ⅱ13／8；q自a——淹没式孔流流量，∞／s；a——淹没孔流系数，通过实测流量率定而得：经验取值O．92～O．98。4推流及验证依据上述流态判别方法，正确选用相应流态的流量公式是推流成果合理性的关键。现根据荆山湖进洪闸运行操

7、作规程，验证在行洪期设计不同水力要素条件下的堰闸推流过程，见表l。由表l可知：设计不同闸上水位、闸下水位及不同闸门开启高度情况下，进洪闸推流成果(分洪流量)均控制在同等水力条件下的设计允许最大分洪流量之内，说明该成果具有较强的合理性。在目前没有实测流量资料的情况下，该成果作为应急报汛手段之一，具有重要的参考价值。表l进洪阐在行洪期设计不同水力条件下的堰闸(孔流)推流过程计算表闸上闸下相应闸设计允许孔流推流过程水位门开度最大分洪自由孔流(H上)(H下)(e)流量孔流判别自由式孔流淹没式孔流分洪流量经验系数(m1(m)(m3／s1矶上

8、≤0砧6下，h上≤0gh下／h上>0-8Ufm3／s)17．50．37000040．加O5963317．50．511000．∞0．000．59l嘶培l21000．150．∞O572042242519l225000180220．57242719．51