專利名稱：一種適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種船閘輸水閥門(mén)后廊道安全保護(hù)結(jié)構(gòu)，尤其是一種適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，屬于通航建筑物水力學(xué)和船閘輸水閥門(mén)水力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
船閘是內(nèi)河航運(yùn)廣泛采用的通航建筑物，而輸水閥門(mén)是船閘充泄水的控制設(shè)備， 輸水系統(tǒng)的咽喉，其性能直接涉及到船閘的安全高效運(yùn)行。超高水頭船閘閥門(mén)水力學(xué)關(guān)健技術(shù)問(wèn)題主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是閥門(mén)空化，二是閥門(mén)段非恒定流動(dòng)水荷載及閥門(mén)振動(dòng)。 為了滿足超高水頭船閘輸水閥門(mén)的工作條件，需要研究合適的輸水閥門(mén)廊道體型及減免充水閥門(mén)段空化的綜合措施。前期研究過(guò)程中提出的閥門(mén)段廊道體型基本為閥門(mén)后廊道頂部突擴(kuò)加底部突擴(kuò)，在底部突擴(kuò)處布置跌坎或升坎等型式，這種布置型式對(duì)保護(hù)閥門(mén)段廊道免受破壞起到了一定的效果，但其不足之處在于(1)由于閥門(mén)后廊道頂部突擴(kuò)抬高廊道頂高程后，廊道頂直接為水平狀態(tài)，廊道內(nèi)水體中摻雜的氣體不能順暢的被帶至下游檢修門(mén)井排出；(2)閥門(mén)后廊道底布置向下的突擴(kuò)跌坎，使門(mén)后增加了跌坎射流形成的次漩滾區(qū)，在跌坎射流與主流的剪切面上流速較高，紊動(dòng)較強(qiáng)，易導(dǎo)致自身產(chǎn)生空化；(3)升坎體型一般為臺(tái)階狀或曲線形狀，這幾種型式施工較為困難，且一旦升坎體型控制不好，可能會(huì)產(chǎn)生不良后果。以上存在的問(wèn)題對(duì)于水頭高于35. Om的超高水頭船閘來(lái)說(shuō)，顯得更為突出。 因此，如何布置合適的超高水頭船間閥門(mén)段廊道，使其免受壓力破壞，能夠安全運(yùn)轉(zhuǎn)，是設(shè)計(jì)和科研人員非常關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題，解決好這一關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，可促進(jìn)船閘閥門(mén)水力學(xué)的發(fā)展。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在缺點(diǎn)，提出一種合適的船閘閥門(mén)后廊道安全保護(hù)方法，能夠?qū)Τ咚^船閘閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)有較為理想的效果，并且施工簡(jiǎn)單，便于檢修維護(hù)。本實(shí)用新型解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是提供一種適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，主要布置包括反弧形輸水閥門(mén)、門(mén)井、輸水廊道，所述輸水廊道上布置沿高度方向垂直于廊道的門(mén)井，門(mén)井內(nèi)設(shè)置所述反弧形輸水閥門(mén)，所述輸水閥門(mén)后的輸水廊道采取寬度不變、垂向漸擴(kuò)布置；所述閥門(mén)后的輸水廊道頂部采用向上的陡坡加緩坡結(jié)合的布置方法抬高廊道頂端的高程，底部采用向下的陡坡降低所述輸水閥門(mén)后的輸水廊道底部的高程，再經(jīng)過(guò)一段平段后通過(guò)陡坡抬高所述輸水閥門(mén)后的輸水廊道底部的高程，使所述輸水閥門(mén)后的輸水廊道底部的高程高于所述輸水閥門(mén)前廊道底部的高程。本實(shí)用新型進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是前述的適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，所述輸水閥門(mén)后輸水廊道頂部向上的陡坡和緩坡均采用平滑布置，所述陡坡坡度在1 1 1. 5之間，所述緩坡坡度在1 :30 35之間。
3[0006]前述的適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，所述輸水閥門(mén)后輸水廊道頂部向上的陡坡和緩坡分別將廊道頂高程抬高的高度之比為3 :1。前述的適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，所述輸水閥門(mén)后輸水廊道底部向下的陡坡采用階梯狀布置，所述下坡坡度在1 :0. 5 0. 7之間；同時(shí)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之間。前述的適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，所述階梯狀陡坡布設(shè)于在所述反弧形輸水閥門(mén)完全關(guān)閉后的底緣處繼續(xù)向下游方向延伸0. IOm處。進(jìn)一步的，前述的適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述輸水閥門(mén)后廊道底的所述平段的長(zhǎng)度為所述輸水閥門(mén)處廊道高度3. 5 4. 5倍。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是(1)整體布置可抬高超高水頭船閘閥門(mén)后廊道壓力、保護(hù)廊道邊壁免受空蝕破壞；(2)閥門(mén)后廊道頂布置的平滑陡坡加緩坡，可使水體內(nèi)摻雜的氣體順暢排出；(3)閥門(mén)后廊道底布置的階梯狀陡坡可以消除水流漩渦，使水流消能充分，同時(shí)便于維護(hù)檢修；(4)閥門(mén)后廊道底布置的向上的平滑陡坡施工簡(jiǎn)單方便。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的閥門(mén)段廊道結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的俯視圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的廊道頂時(shí)均壓力分布。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的廊道底時(shí)均壓力分布。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例是一種適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1 和圖2所示，主要布置包括反弧形輸水閥門(mén)1、門(mén)井2、輸水廊道3。輸水廊道3上布置沿高度方向垂直于廊道的門(mén)井2，門(mén)井內(nèi)設(shè)置反弧形輸水閥門(mén)1。閥門(mén)1處的輸水廊道3高2. 6m, 寬2. an ；閥門(mén)1后的輸水廊道3頂通過(guò)平滑布置的陡坡4和緩坡5將廊道頂高程抬高2. Om, 陡坡坡度為1 :1. 33，緩坡坡度為1 :32 ；輸水廊道3底通過(guò)階梯狀陡坡6將廊道底高程降低 2. 0m，經(jīng)過(guò)一段平段7后再通過(guò)平滑陡坡8抬高3. 3m，階梯狀陡坡坡度1 :0. 6，平滑陡坡坡度為1 :1. 67，平段長(zhǎng)度為閥門(mén)段廊道高度的4. 15倍；抬高后廊道底高程比閥門(mén)處廊道底高程高1. 3m。閥門(mén)處廊道底在反向弧形輸水閥門(mén)完全關(guān)閉后的閥門(mén)底緣處繼續(xù)向下游方向延伸0. 10m，再布置向下的階梯狀陡坡。上述廊道體型布置抬高了超高水頭船間閥門(mén)后廊道壓力，保護(hù)廊道邊壁免受空蝕破壞，圖3和圖4為模型試驗(yàn)實(shí)測(cè)的非恒定流狀態(tài)下廊道頂和廊道底的時(shí)均壓力分布。計(jì)算的閥門(mén)底緣、廊道底階梯狀陡坡及平滑陡坡的空化數(shù)見(jiàn)表1，可見(jiàn)最小相對(duì)空化數(shù)為0. 58， 達(dá)到了閥門(mén)底緣相對(duì)空化數(shù)大于0. 5的預(yù)期目標(biāo)。表1閥門(mén)底緣、階梯狀陡坡及平滑緩坡的相對(duì)空化數(shù)
權(quán)利要求1.一種適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，主要布置包括反弧形輸水閥門(mén)、門(mén)井、輸水廊道，所述輸水廊道上布置沿高度方向垂直于廊道的門(mén)井，門(mén)井內(nèi)設(shè)置所述反弧形輸水閥門(mén)，所述輸水閥門(mén)后的輸水廊道采取寬度不變、垂向漸擴(kuò)布置；其特征在于 所述輸水閥門(mén)后的輸水廊道頂部采用向上的陡坡加緩坡結(jié)合的布置方法抬高廊道頂端的高程，底部采用向下的陡坡降低所述輸水閥門(mén)后的輸水廊道底部的高程，再經(jīng)過(guò)一段平段后通過(guò)陡坡抬高所述輸水閥門(mén)后的輸水廊道底部的高程，使所述輸水閥門(mén)后的輸水廊道底部的高程高于所述輸水閥門(mén)前廊道底部的高程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述輸水閥門(mén)后輸水廊道頂部向上的陡坡和緩坡均采用平滑布置，所述陡坡坡度在1 1 1. 5之間，所述緩坡坡度在1 :30 35之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述輸水閥門(mén)后輸水廊道頂部向上的陡坡和緩坡分別將廊道頂高程抬高的高度之比為 3 :1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述輸水閥門(mén)后輸水廊道底部向下的陡坡采用階梯狀布置，所述下坡坡度在1 :0. 5 0. 7之間；同時(shí)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之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述階梯狀陡坡布設(shè)于在所述反弧形輸水閥門(mén)完全關(guān)閉后的底緣處繼續(xù)向下游方向延伸0. IOm處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述輸水閥門(mén)后廊道底的所述平段的長(zhǎng)度為所述輸水閥門(mén)處廊道高度3. 5 4. 5倍。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種適合超高水頭船閘的閥門(mén)后廊道安全的保護(hù)結(jié)構(gòu)，包括反弧形輸水閥門(mén)、門(mén)井、輸水廊道，閥門(mén)后的輸水廊道頂部采用向上的陡坡加緩坡結(jié)合的布置方法抬高廊道頂端的高程，底部采用向下的陡坡降低輸水閥門(mén)后的輸水廊道底部的高程，再經(jīng)過(guò)一段平段后通過(guò)陡坡抬高輸水閥門(mén)后的輸水廊道底部的高程，使輸水閥門(mén)后的輸水廊道底部的高程高于輸水閥門(mén)前廊道底部的高程。本實(shí)用新型的布置可抬高超高水頭船閘閥門(mén)后廊道壓力、保護(hù)廊道邊壁免受空蝕破壞；閥門(mén)后廊道頂布置的平滑陡坡加緩坡，可使水體內(nèi)摻雜的氣體順暢排出；閥門(mén)后廊道底布置的階梯狀陡坡可以消除水流漩渦，使水流消能充分，同時(shí)便于維護(hù)檢修；閥門(mén)后廊道底布置的向上的平滑陡坡施工簡(jiǎn)單方便。
文檔編號(hào)E02C1/00GK202208910SQ20112030014
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者嚴(yán)秀俊, 劉本芹, 李中華, 李君 , 胡亞安, 薛淑 申請(qǐng)人:水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院