沿海擋潮閘閘門(mén)調(diào)度設(shè)計(jì)探討

花加鳳 周利 鄧翼峰

摘 要：水閘閘門(mén)的控制運(yùn)用是保證工程安全運(yùn)行的主要因素，水閘的閘門(mén)調(diào)度設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于分區(qū)計(jì)算，注意標(biāo)示，方便管理部門(mén)使用。

關(guān)鍵詞：閘門(mén)開(kāi)度；振動(dòng)區(qū)；堰流；孔流；臨界水深

1 沿海擋潮閘工程調(diào)度運(yùn)行

沿海擋潮閘往往肩負(fù)著上游來(lái)水的排澇任務(wù)、下游擋潮任務(wù)，有時(shí)還有通航任務(wù)，工程調(diào)度運(yùn)用須根據(jù)上游來(lái)水量的多少及下游水位確定。同時(shí)，為了沖淤保港，當(dāng)實(shí)際排澇流量接近設(shè)計(jì)流量時(shí)，閘門(mén)可能需要大開(kāi)大放；排澇流量較小時(shí)，須帶水位差開(kāi)、關(guān)閘門(mén)，應(yīng)以閘門(mén)開(kāi)度來(lái)控制下泄流量。泄洪過(guò)程中還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)閘下沖刷的監(jiān)測(cè)，以便調(diào)整泄流量。

2 閘門(mén)調(diào)度運(yùn)用設(shè)計(jì)的必要性[1]

水閘閘門(mén)的控制運(yùn)用是保證工程安全運(yùn)行的主要因素，需進(jìn)行詳盡的水力設(shè)計(jì)，明確各個(gè)流量下各孔具體的閘門(mén)開(kāi)度大小，方便避開(kāi)開(kāi)度小于門(mén)前總水頭的0.1倍時(shí)的門(mén)體易振動(dòng)區(qū)，開(kāi)度為門(mén)前總水頭的0.45～0.5倍的門(mén)前劇烈立軸漩渦和吸氣漏斗區(qū)，以保證閘門(mén)的長(zhǎng)久使用及工程的安全運(yùn)行。

3 閘門(mén)調(diào)度運(yùn)用水力設(shè)計(jì)程序思路[2]

水閘為寬頂堰，閘門(mén)開(kāi)度與閘前水深之比e/H≥0.65時(shí)，為堰流；e/H<0.65時(shí)為孔流。

設(shè)計(jì)時(shí)可采用流量、上下游水位、開(kāi)度遍歷法計(jì)算，流量范圍為最小流量到最大流量，上游水位范圍為上游最低水位到上游最高水位，下游水位為下游最低水位到下游最高水位。開(kāi)度范圍為從坎頂以上0.01起一直算至全開(kāi)。設(shè)置四重循環(huán)，第一重循環(huán)為流量，第二重循環(huán)為上游水深，第三重循環(huán)為下游水深，第四重循環(huán)為閘門(mén)開(kāi)度，具體如圖1所示。

圖1 四重循環(huán)圖

4 閘門(mén)調(diào)度表設(shè)計(jì)

4.1 三種情況分析

經(jīng)過(guò)計(jì)算，會(huì)出現(xiàn)三種水流形態(tài)，一是孔流，當(dāng)閘門(mén)開(kāi)度處于孔流條件及下游水深高于臨界水深時(shí)，適用于孔流公式；二是閘門(mén)開(kāi)度處于堰流條件或閘門(mén)全開(kāi)及下游水深高于臨界水深時(shí)，適用于堰流公式；三是下游水深低于臨界水深時(shí)，需控制閘門(mén)開(kāi)度，減小過(guò)閘流量，降低臨界水深達(dá)到實(shí)際的下游水深，應(yīng)用孔流公式。

因此，文章對(duì)閘門(mén)開(kāi)度的設(shè)計(jì)理念時(shí)，將表格分為三部分，第一部分是正常孔流，在這一塊計(jì)算時(shí)，一量出現(xiàn)堰流情況及下游水深低于臨界水深的情況，數(shù)據(jù)將以*標(biāo)示，以便后續(xù)處理；第二部分是堰流部分，應(yīng)用堰流公式，計(jì)算對(duì)應(yīng)于閘門(mén)全開(kāi)時(shí)的流量是小于左列流量的，此時(shí)閘門(mén)開(kāi)度可以為全開(kāi)也可以為0.65水深；第三部分是下游水深低于臨界水深時(shí)，將下游水深作為臨界水深，控制閘門(mén)開(kāi)度，得到相應(yīng)流量是小a于左列流量的，此時(shí)開(kāi)度只能小于表中數(shù)據(jù)，需嚴(yán)格詳見(jiàn)表1。

4.2 振動(dòng)區(qū)標(biāo)示

如表1所示，在閘門(mén)開(kāi)度控制表的最右側(cè)還有兩個(gè)區(qū)域，一是振動(dòng)區(qū)標(biāo)示區(qū)域，一是備注區(qū)域。振動(dòng)區(qū)是嚴(yán)格按照水閘規(guī)范0.45～0.5水深及0.1水深以下標(biāo)示，如果在此范圍內(nèi)則用紅色底紋標(biāo)示。備注區(qū)為本表的精髓，它不僅體現(xiàn)了整個(gè)閘門(mén)調(diào)度設(shè)計(jì)的思路，更對(duì)區(qū)域標(biāo)示作了詳細(xì)的說(shuō)明。關(guān)于紅色底紋標(biāo)示的設(shè)置，采用的EXCEL軟件的條件格式，用的公式見(jiàn)圖2，注意列絕對(duì)引用格式。

圖2 振動(dòng)區(qū)標(biāo)示條件格式圖

5 閘門(mén)調(diào)度設(shè)計(jì)結(jié)論

水閘的閘門(mén)調(diào)度設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于分區(qū)計(jì)算，注意標(biāo)示，方便管理部門(mén)使用。分區(qū)計(jì)算需在不同情況下應(yīng)用孔流和堰流公式，并需對(duì)水位較低時(shí)，可能出現(xiàn)下游水位低于臨界水深的情況作嚴(yán)密的開(kāi)度控制，寧可低開(kāi)，不可高提，方能保證工程的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]SL265-2001.水閘設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]陳寶華，張世儒.水閘[M].中國(guó)水利水電出版社，2003，9（第1版）.