曲阜红旗闸水工模型试验研究

1、曲阜红旗闸水工模型试验研究摘要：为了验证曲阜红旗闸除险加固工程水闸设计方案的合理性，根据重力相似准那么，采用比尺1：80的正态模型，针对不同工况下的水流条件，对水闸的泄流才能、水流流态以及消能防冲性能等进展水工模型试验。试验结果说明各项水力特性良好，设计的闸轴线布置及上下游、进出口布置适宜，满足工程实际的需要。此水工模型试验结果为工程决策提供了科学根据。关键词：水闸；水工模型试验；流态；消能中图分类号：TV 文献标识码： A引言水工设计标准规定：在水利工程设计中大型工程、水力条件较复杂的中型工程应进展水工模型试验，以论证其设计的合理性。设计中所采用的理论和方法很多是在多年工程理论中探究和总结出

2、的半经历或经历公式，存在一定的局限性，必须通过物理模型试验来验证、修正。通过建立工程物理模型，针对试验过程中出现的问题，提出改进意见及措施，使其满足工程平安运行要求，并提出相应优化设计方案。1、工程概况2、模型试验内容及目的根据设计确定的闸轴线、闸底板高程、堰顶高程、闸孔数、闸孔总净宽，通过水工模型试验验证得出：150年一遇及100年一遇的过闸流量、水位及过闸水位差。2各设计泄量情况下的过闸流态及闸室左右边孔的水流条件。3验证初步设计方案提出的消力池的池深、池长是否适宜。4针对初步设计方案进展试验，并根据试验要求，量测水力参数进展分析，评价设计方案的合理性和可靠性。对设计方案提出修改意见。3、

3、模型试验设计和制作3.1 模型设计及比尺确实定3.2 模型模拟范围3.3 模型制造1闸室制作：通过数控车床用钢板加工闸孔、闸墩，闸室总净宽误差在0.5mm以下。2消能段制作：为保证整个消力池池底的平整度，采用瓷板砖铺设，消力池池坎采用玻璃制作，其糙率可以满足本试验的糙率相似准那么4。3上下游河道的制作：根据图纸，用三合板作出断面样板，控制其高程，采用水泥砂浆抹面5 6。4、红旗闸水工模型试验4.1 红旗闸泄流才能试验试验数据说明：红旗闸泄流才能完全可以满足设计要求。在通过各级泄量敞泄时，水流通过红旗闸时出水水流受到下游水位影响，堰出流呈现吞没出流状态，只有在较小泄量控泄情况时，出水水流呈现自由

4、出流状态。4.2 红旗闸水流流态及流速分布受河道地形制约，红旗闸平面布置大致在弯道上，且位于弯道的顶点处，因此，进出口流态的好坏是工程设计的关键。本次模型试验分别进展了P=2%和P=1%两组工况对整个红旗闸及其上下游水流速度场进展了详细测量。1红旗闸上游河道流态及流速分布试验说明，在两组工况下，红旗闸上游河道来流较平顺、稳定，未出现漩涡等不良流态。由于红旗闸位置偏向左岸，河道右岸水流流速缓慢，致使上游进水段流速分布左右不均匀，呈现左慢右快的现象。在断面0+150断面处，自然地形与开挖整治地形相衔接，出现小范围的跌水与回水现象，回水区域靠近左岸边墙处，而且面积较小，完全不影响红旗闸进水水流流态。

5、上游来水水流流态整体良好。2闸室段水流流态及流速分布进入红旗闸的水流平稳、顺直，进入闸室段后出水水流呈吞没出流状态，整个闸室段进水流态顺直平稳，无不良水流流态出现。经过试验测量数据显示，红旗闸左右岸水面线高程相差不大，流速分布根本处于均匀分布，闸室段水流流态良好。3消能段水流流态及流速分布4下游出水段水流流态及流速分布红旗闸下河道为自然地形。试验发现，在50年一遇洪水和100年一遇洪水的情况下，出水渠段水流较平顺，没有出现漩涡等不良流态。在0+600断面的左岸处，由于自然地形地势较高，而下游较低，使得水流跌落形成跌水，导致水面不平稳，在小范围水流外表波动起伏较大。4.3 红旗闸消能防冲试验1、

6、始流条件下的消能本实验选取最不利工况进展模型试验，即开启2孔闸门，闸门开度到达1.0m时，闸上水位76.7m，闸下水位70.75m，流量为150.39m3/s。5、结论与建议通过本次模型试验得出以下结论：1红旗闸的泄流才能完全可以满足设计要求。设计方案试验显示，在发生设计洪水和校核洪水时，红旗闸的泄流才能满足设计要求。50年一遇设计洪水时，可满足设计泄流量3543 m3/s的要求；1000年一遇校核洪水时，也可完全能满足校核泄流量4197m3/s的要求。2本设计方案上游进水水流流态较好，水头损失较小。闸上游进水渠段水流平顺，进口处流速较小，由于受到弯道和河道左右不对称的因素影响，使得整个河道左右岸水流流速呈现左大右小的状态，但对整个上游进水没有影响。3闸室段水流流态良好。红旗闸闸室段的进水水流平稳、顺直，进入闸室段后出水水流呈吞没出流状态，整个闸室段进水流态顺直平稳，无不良水流流态出现。经过试验测量数据显示，红旗闸并未受到弯道的影响，各孔进水水面线高程相差不大，流速分布根本处于均匀分布。4试验说明，在各级泄量情况下，红旗闸下游出水渠段水流较平顺，没有出现漩涡等不良流态。在0+600断面的左岸处，由