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水利工程论文-孔板泄洪洞事故闸门动水下门实验研究.doc

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水利工程论文-孔板泄洪洞事故闸门动水下门实验研究.doc

水利工程论文-孔板泄洪洞事故闸门动水下门实验研究摘要:在泄洪洞事故闸门动水下门过程中,洞内可能产生巨大的噪音和强烈的振动。为了保证孔板泄洪洞的运行安全,在理论分析的基础上,对孔板泄洪洞事故闸门动水下门过程进行实验研究。试验中,量测了泄洪洞沿程的脉动压力,事故闸门门井进口的风速等,并观测了孔板洞内的流态和分析了中闸室噪音和振动的成因并提出了相应的措施。关键词:孔板泄洪洞事故闸门中闸室脉动压力实验研究水电工程施工期间需要靠导流洞(或导流明渠等)排泄来流。当工程建成后,导流洞的导流使命已经完成。为节省工程投资,在条件许可的情况下,施工导流洞可改建成永久式泄水建筑物,如泄洪洞。导流洞改建泄洪洞得到了许多工程的采用,如美国格兰峡工程,加拿大麦加工程及中国的小浪底工程等。导流洞可采用“龙抬头”或竖井改建成泄洪洞,在原导流洞内可补建洞塞或孔板等消能设施。一般情况下,在泄洪洞正常运行时,洞内流态稳定,中闸室出口水舌平稳,无明显不良水流现象出现。但是,如果工作闸门发生故障不能正常关闭而需采用事故闸门动水下门时,在泄洪洞有压段有可能出现明满流交替状态,并在洞内和中闸室内产生较大声响和振感。为研究孔板泄洪洞在运行过程中遇特殊情况须紧急关闭事故闸门,不利的水流条件是否会对洞身或中闸室结构产生破坏性影响,本文在理论分析的基础上,进行了孔板泄洪洞事故闸门动水下门实验研究。图1泄洪洞计算断面示意1理论分析在事故闸门动水下门过程中,泄洪洞内不良水流现象的出现发生在泄洪洞从事故闸门门井卷吸空气后,因此,探讨在不同工况时泄洪洞从事故闸门门井卷吸空气发生的时间具有重要的理论意义。在图1中,取1-1断面和2-2断面,在事故闸门下闸过程中(泄洪洞从事故闸门门井卷吸空气前),忽略惯性力引起的水头损失和沿程水头损失,建立能量方程,有(1)式中,Z1为库水位,V1为库区1-1断面的行近流速,Z2为事故闸门门井内的水位,V2为事故闸门门井内水位的变化速度,hw为1-1断面和2-2断面间的局部水头损失,主要由事故闸门引起,如果忽略事故闸门处水流的局部水头损失系数ξ的变化,hw可近似表示为:(2)式中,Q、A分别为事故闸门处泄洪洞的流量和过水面积;e为事故闸门开度;Q2为事故闸门门井由于水位下降汇入泄洪洞的流量;Q3为通过工作闸门的下泄流量。忽略库区的行近速度水头和事故闸门门井内速度水头,且考虑到Q2《Q3,于是有(3

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