专利名称：一种适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法
技术领域：
本发明涉及一种船间输水阀门后廊道安全保护方法，尤其是一种适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，属于通航建筑物水力学和船闸输水阀门水力学技术领域。
背景技术：
船闸是内河航运广泛采用的通航建筑物，而输水阀门是船闸充泄水的控制设备， 输水系统的咽喉，其性能直接涉及到船闸的安全高效运行。超高水头船闸阀门水力学关健技术问题主要表现在两个方面，一是阀门空化，二是阀门段非恒定流动水荷载及阀门振动。 为了满足超高水头船闸输水阀门的工作条件，需要研究合适的输水阀门廊道体型及减免充水阀门段空化的综合措施。前期研究过程中提出的阀门段廊道体型基本为阀门后廊道顶部突扩加底部突扩，在底部突扩处布置跌坎或升坎等型式，这种布置型式对保护阀门段廊道免受破坏起到了一定的效果，但其不足之处在于(1)由于阀门后廊道顶部突扩抬高廊道顶高程后，廊道顶直接为水平状态，廊道内水体中掺杂的气体不能顺畅的被带至下游检修门井排出；(2)阀门后廊道底布置向下的突扩跌坎，使门后增加了跌坎射流形成的次漩滚区，在跌坎射流与主流的剪切面上流速较高，紊动较强，易导致自身产生空化；(3)升坎体型一般为台阶状或曲线形状，这几种型式施工较为困难，且一旦升坎体型控制不好，可能会产生不良后果。以上存在的问题对于水头高于35. Om的超高水头船闸来说，显得更为突出。 因此，如何布置合适的超高水头船间阀门段廊道，使其免受压力破坏，能够安全运转，是设计和科研人员非常关注的一个问题，解决好这一关键技术问题，可促进船闸阀门水力学的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对以上现有技术存在缺点，提出一种合适的船闸阀门后廊道安全保护方法，能够对超高水头船闸阀门后廊道安全的保护有较为理想的效果，并且施工简单，便于检修维护。本发明解决以上技术问题的技术方案是提供一种适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，主要布置包括反弧形输水阀门、门井、输水廊道，所述输水廊道上布置沿高度方向垂直于廊道的门井，门井内设置所述反弧形输水阀门，所述输水阀门后的输水廊道采取宽度不变、垂向渐扩布置；所述阀门后的输水廊道顶部采用向上的陡坡加缓坡结合的布置方法抬高廊道顶端的高程，底部采用向下的陡坡降低所述输水阀门后的输水廊道底部的高程，再经过一段平段后通过陡坡抬高所述输水阀门后的输水廊道底部的高程，使所述输水阀门后的输水廊道底部的高程高于所述输水阀门前廊道底部的高程。本发明进一步限定的技术方案是前述的适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，所述输水阀门后输水廊道顶部向上的陡坡和缓坡均采用平滑布置，所述陡坡坡度在1 1 1. 5之间，所述缓坡坡度在1 :30 35之间。
前述的适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，所述输水阀门后输水廊道顶部向上的陡坡和缓坡分别将廊道顶高程抬高的高度之比为3 :1。前述的适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，所述输水阀门后输水廊道底部向下的陡坡采用阶梯状布置，所述下坡坡度在1 :0. 5 0. 7之间；同时所述平段后的廊道底向上的陡坡采用平滑布置，坡度在1 :1. 5 2之间。前述的适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，所述阶梯状陡坡布设于在所述反弧形输水阀门完全关闭后的底缘处继续向下游方向延伸0. IOm处。进一步的，前述的适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，其特征在于 所述输水阀门后廊道底的所述平段的长度为所述输水阀门处廊道高度3. 5 4. 5倍。本发明的优点是(1)整体布置可抬高超高水头船闸阀门后廊道压力、保护廊道边壁免受空蚀破坏；(2)阀门后廊道顶布置的平滑陡坡加缓坡，可使水体内掺杂的气体顺畅排出；(3)阀门后廊道底布置的阶梯状陡坡可以消除水流漩涡，使水流消能充分，同时便于维护检修；(4)阀门后廊道底布置的向上的平滑陡坡施工简单方便。
图1为本发明实施例的阀门段廊道结构示意图。图2为图1的俯视图。图3为本发明实施例的廊道顶时均压力分布。图4为本发明实施例的廊道底时均压力分布。
具体实施例方式实施例1
本实施例是一种适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，其结构如图1和图 2所示，主要布置包括反弧形输水阀门1、门井2、输水廊道3。输水廊道3上布置沿高度方向垂直于廊道的门井2，门井内设置反弧形输水阀门1。阀门1处的输水廊道3高2. 6m，宽 2. an ；阀门1后的输水廊道3顶通过平滑布置的陡坡4和缓坡5将廊道顶高程抬高2. Om, 陡坡坡度为1 :1. 33，缓坡坡度为1 :32 ；输水廊道3底通过阶梯状陡坡6将廊道底高程降低 2. 0m，经过一段平段7后再通过平滑陡坡8抬高3. 3m，阶梯状陡坡坡度1 :0. 6，平滑陡坡坡度为1 :1. 67，平段长度为阀门段廊道高度的4. 15倍；抬高后廊道底高程比阀门处廊道底高程高1. 3m。阀门处廊道底在反向弧形输水阀门完全关闭后的阀门底缘处继续向下游方向延伸0. 10m，再布置向下的阶梯状陡坡。上述廊道体型布置抬高了超高水头船间阀门后廊道压力，保护廊道边壁免受空蚀破坏，图3和图4为模型试验实测的非恒定流状态下廊道顶和廊道底的时均压力分布。计算的阀门底缘、廊道底阶梯状陡坡及平滑陡坡的空化数见表1，可见最小相对空化数为0. 58， 达到了阀门底缘相对空化数大于0. 5的预期目标。表1阀门底缘、阶梯状陡坡及平滑缓坡的相对空化数
权利要求
1.一种适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，主要布置包括反弧形输水阀门、门井、输水廊道，所述输水廊道上布置沿高度方向垂直于廊道的门井，门井内设置所述反弧形输水阀门，所述输水阀门后的输水廊道采取宽度不变、垂向渐扩布置；其特征在于 所述输水阀门后的输水廊道顶部采用向上的陡坡加缓坡结合的布置方法抬高廊道顶端的高程，底部采用向下的陡坡降低所述输水阀门后的输水廊道底部的高程，再经过一段平段后通过陡坡抬高所述输水阀门后的输水廊道底部的高程，使所述输水阀门后的输水廊道底部的高程高于所述输水阀门前廊道底部的高程。
2.根据权利要求1所述的适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，其特征在于所述输水阀门后输水廊道顶部向上的陡坡和缓坡均采用平滑布置，所述陡坡坡度在1 1 1. 5之间，所述缓坡坡度在1 :30 35之间。
3.根据权利要求2所述的适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，其特征在于所述输水阀门后输水廊道顶部向上的陡坡和缓坡分别将廊道顶高程抬高的高度之比为 3 :1。
4.根据权利要求1所述的适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，其特征在于所述输水阀门后输水廊道底部向下的陡坡采用阶梯状布置，所述下坡坡度在1 :0. 5 0. 7之间；同时所述平段后的廊道底向上的陡坡采用平滑布置，坡度在1 :1. 5 2之间。
5.根据权利要求3所述的适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，其特征在于所述阶梯状陡坡布设于在所述反弧形输水阀门完全关闭后的底缘处继续向下游方向延伸0. IOm处。
6.根据权利要求1所述的适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，其特征在于所述输水阀门后廊道底的所述平段的长度为所述输水阀门处廊道高度3. 5 4. 5倍。
全文摘要
本发明涉及一种适合超高水头船闸的阀门后廊道安全的保护方法，包括反弧形输水阀门、门井、输水廊道，阀门后的输水廊道顶部采用向上的陡坡加缓坡结合的布置方法抬高廊道顶端的高程，底部采用向下的陡坡降低输水阀门后的输水廊道底部的高程，再经过一段平段后通过陡坡抬高输水阀门后的输水廊道底部的高程，使输水阀门后的输水廊道底部的高程高于输水阀门前廊道底部的高程。本发明的布置可抬高超高水头船闸阀门后廊道压力、保护廊道边壁免受空蚀破坏；阀门后廊道顶布置的平滑陡坡加缓坡，可使水体内掺杂的气体顺畅排出；阀门后廊道底布置的阶梯状陡坡可以消除水流漩涡，使水流消能充分，同时便于维护检修；阀门后廊道底布置的向上的平滑陡坡施工简单方便。
文档编号E02C1/06GK102409652SQ201110237299
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者严秀俊, 刘本芹, 李中华, 李君 , 胡亚安, 薛淑 申请人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院