專利名稱：一種高水頭船閘單側(cè)閘墻主廊道布置下的叉管布置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船閘輸水系統(tǒng)輸水廊道體型，具體的說是一種高水頭船閘單側(cè)閘
墻主廊道布置下的叉管布置方法。
背景技術(shù)：
船閘輸水系統(tǒng)是船閘的重要組成部分，其發(fā)展經(jīng)歷了幾百年的時間，最初的輸水 系統(tǒng)十分簡陋。從上世紀50年代開始，輸水系統(tǒng)的發(fā)展進入了一個新的階段，發(fā)展了能適 應(yīng)高水頭大型船閘的等慣性輸水系統(tǒng)，而且在船閘水力計算的理論上也更趨成熟。
為了使閘室水流能分布均勻，船閘一般采用雙側(cè)閘墻主廊道布置，當船閘地形地 質(zhì)條件適合船閘一側(cè)閘墻采用襯砌式而另一側(cè)采用重力式閘墻時，采用單側(cè)閘墻主廊道輸 水系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、工程投資省等顯著優(yōu)點。我國中西部地區(qū)河流大多河谷狹窄，而東部 平原地區(qū)內(nèi)河航運發(fā)展迅速，急需對樞紐進行改擴建，這些通航建筑物樞紐往往受空間地 形或已建樞紐的限制，輸水系統(tǒng)布置雙側(cè)廊道難度較大，采用單側(cè)廊道布置有明顯的優(yōu)勢。 基于運行靈活、可靠的出發(fā)點，單側(cè)廊道布置亦設(shè)有兩只閥門。單側(cè)廊道輸水系統(tǒng)布置除具 有自身的獨特優(yōu)點之外，同時也帶來了新的問題，即兩只閥門與主廊道的連接段——叉管 的布置問題。叉管作為單側(cè)閘墻主廊道與兩只閥門的連接段，是分流、匯流的重要結(jié)構(gòu)，其 體型涉及到輸水系統(tǒng)的流量分配、閘室的停泊條件、閥門的來流條件等水力學(xué)問題以及叉 管本身的水力學(xué)條件和穩(wěn)定性問題。 當船閘泄水時，水流經(jīng)叉管進入閥門，管內(nèi)水流流態(tài)直接影響叉管自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn) 定，叉管出口水流條件直接影響閥門的來流條件，進而影響閥門的防空化問題。當船閘充水 時，支管與上游兩只閥門相連，水流經(jīng)兩只閥門在叉管內(nèi)相匯后進入閘室，因此，匯流流態(tài) 不僅直接影響閘室的停泊條件，而且影響到閘室進、出水口消能設(shè)施的布置；又水流經(jīng)閥門 后恢復(fù)穩(wěn)定需要一定距離，但工程實踐中往往受空間條件的限制，使得叉管來流條件較差， 從而自身的水力學(xué)問題和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題尤為突出。 因此，合理的叉管體型及布置是單側(cè)主廊道輸水系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是設(shè)計和 科研人員非常關(guān)注的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種能有效
解決高水頭船閘單側(cè)主廊道輸水系統(tǒng)布置中主廊道與閥門段連接問題的高水頭船閘單側(cè)
閘墻主廊道布置下的叉管布置方法。
本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是 高水頭船閘單側(cè)閘墻主廊道布置下的叉管布置方法，包括主廊道、叉管邊壁、支管 和分流墩，叉管進出口均為矩形斷面，叉管進口 (分流口)處，叉管邊壁曲線與主廊道相切， 叉管邊壁曲線采用流線型；叉管分流墩末端與支管壁相切，叉管分流墩曲線采用橢圓型。
本發(fā)明的優(yōu)點是(l)叉管進出口均為矩形斷面，施工工藝簡單；(2)叉管進口
3(分流口 )處，邊壁曲線與主廊道相切，使管內(nèi)水流平穩(wěn)過渡；(3)邊壁曲線采用流線型，使 管內(nèi)水流形成貼壁流，對叉管的穩(wěn)定及其叉管出口水流流態(tài)有利；(4)分流墩曲線采用橢 圓型，有利于叉管分流，分流后水流與管壁不發(fā)生分離；(5)采用以上提出的叉管體型，管 內(nèi)水流平順，紊動較小，沒有出現(xiàn)管內(nèi)偏流的現(xiàn)象，出口壓力分布均勻，有效地減小了叉管 與閥門連接段的水平縱向距離，解決了閥門進口的來流問題。 在船閘單側(cè)廊道輸水系統(tǒng)設(shè)計中，主廊道與閥門段的連接問題是一項難題，它直 接關(guān)系到工程的安全運行，本項發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，施工難度低，大大降低了工程投資，提高了 工程安全性，具有很好的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明的體型布置示意圖。 圖2是本發(fā)明的叉管內(nèi)的流場分布圖(雙邊運行)。 圖3是本發(fā)明的叉管邊壁壓力分布圖(雙邊運行)。 圖4是本發(fā)明的叉管出口內(nèi)外壁壓力分布圖(雙邊運行)。 圖5是本發(fā)明的管內(nèi)的流場分布圖(單邊運行)。 圖6是本發(fā)明的叉管邊壁壓力分布圖(單邊運行)。 圖7是本發(fā)明的叉管出口內(nèi)外壁壓力分布圖(單邊運行)。
具體實施方式

實施例一 本發(fā)明的布置如圖1所示，一種高水頭船閘單側(cè)閘墻主廊道布置下的叉管布置方 法，叉管進口 (分流口)處，叉管邊壁曲線2與主廊道1相切，相切于切點5，叉管邊壁曲線 2采用流線型；叉管分流墩3末端與支管壁4相切，叉管分流墩3曲線采用橢圓型。
圖2、圖3和圖4是本發(fā)明實的管內(nèi)流場及其管壁壓力分布圖(雙邊運行)。圖5、 圖6和圖7是本發(fā)明的管內(nèi)流場及其管壁壓力分布圖(雙邊運行)。 圖3、圖4、圖6、圖7為實測的差管壁時均壓力，該數(shù)據(jù)是在常壓模型下，采用脈動 壓力傳感器量測，并由動態(tài)電阻應(yīng)變放大器及wavebook512采集系統(tǒng)組成的測量系統(tǒng)完成 非恒定流信號的采集和分析處理。 從圖2-圖7可見，無論是雙邊還是單邊運行，叉管水流平順，無分離現(xiàn)象，出口壓 力分布均勻，管內(nèi)水流紊動強度較小，閥門進口來流條件較優(yōu)。解決了單側(cè)廊道輸水系統(tǒng)布 置中主廊道與閥門段的銜接問題。 根據(jù)工程實際情況的不同，本發(fā)明還可以有其它實施方案，只要叉管邊壁和分流 墩同時采用流線型和橢圓型，解決高水頭船閘單側(cè)廊道輸水系統(tǒng)布置中主廊道與閥門段連 接問題的叉管體型均在本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種高水頭船閘單側(cè)閘墻主廊道布置下的叉管布置方法，包括主廊道、叉管邊壁、支管和分流墩，其特征在于叉管進出口均為矩形斷面，叉管進口處，所述叉管邊壁曲線與所述主廊道相切，所述叉管邊壁曲線為流線型；所述叉管分流墩末端與所述支管壁相切，所述叉管分流墩曲線為橢圓型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種船閘輸水系統(tǒng)輸水廊道體型，是一種高水頭船閘單側(cè)閘墻主廊道布置下的叉管布置方法，包括主廊道、叉管邊壁、支管和分流墩，叉管進出口均為矩形斷面，叉管進口(分流口)處，叉管邊壁曲線與主廊道相切，叉管邊壁曲線采用流線型；叉管分流墩末端與支管壁相切，叉管分流墩曲線采用橢圓型。本發(fā)明使管內(nèi)水流平穩(wěn)過渡，使管內(nèi)水流形成貼壁流，對叉管的穩(wěn)定及其叉管出口水流流態(tài)有利，有利于叉管分流，分流后水流與管壁不發(fā)生分離，管內(nèi)水流平順，紊動較小，沒有出現(xiàn)管內(nèi)偏流的現(xiàn)象，出口壓力分布均勻，有效地減小了叉管與閥門連接段的水平縱向距離，有效地解決了閥門進口的來流問題。
文檔編號E02C1/06GK101705676SQ200910036220
公開日2010年5月12日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月10日
發(fā)明者嚴秀俊, 張志崇, 李中華, 李君 , 胡亞安 申請人:水利部交通部電力工業(yè)部南京水利科學(xué)研究院