（农业水土工程专业论文）新型水力自控闸门动水压力的研究.pdf

摘要 在我国北方地区现有的水资源，有一些得不到合理的利用。特别是洪水资源，不 但得不到合理的利用，反而常引起损失巨大的灾害。开发利用洪水资源是新时期水资 源利用的新途径，尤其洪水资源中多含沙和高含沙水流的利用，是弥补我国水资源严 重短缺的途径之一。在我国北方地区河流多为季节性河流，在洪水期间多为高含沙或多 含沙水流，在高含沙洪水的条件下，壅水建筑物前的淤积发生在瞬间。上游河道淤积 的后果是河道主流发生摆动，进水闸远离主流，引水困难。以往的水力自控闸门都是 在清水河里应用。由于在多泥沙或高含沙河流里，在闸前淤积的情况下引不到设计标 准的洪水。为了满足高含沙或多含沙河流引水流量达到设计的标准，设计出新型的水 力自控滚筒闸。在以往的研究的基础上本课题进行水力自控滚筒闸的动水压力的研究。 本次试验采用了内蒙古农业大学文恒教授设计的新型水力自控滚筒闸。本次实验 只进行圆筒横置于水流中进行水工模型试验来完成研究内容，通过实验数据分析，得 出水工模型滚筒在圆筒顶过水的条件下，作用在圆筒上动水压力的分布规律以及作用 在圆筒上动水压力的计算公式，圆筒顶不过水，圆筒底开度不同情况下动水压力的分 布规律和动水压力计算，以及流量和流速对动水压力分布规律的影响。 关键词：洪水；资源利用；水力自控闸门；动水压力 s t u d yo nm o v i n gw a t e rp r e s s u r eo fn e w a u t o m a t i c w a t e rs l u i c eg a t e a b s tr a c t s o m ew a t e rr e s o u r c e si nn o r t ho fo u rc o u n t r yw e r en o t u s e dr a t i o n a l l y , e s p e c i a l l y f l o o dr e s o u r c e ，n o to n l yw e l en o tu s e dr a t i o n a l l y , b u ta s l oa r o u s e dd i s a s t e r e x p l o r ef l o o di s t h en e ww a yo fw a t e rr e s o u r c e su t i l i z a t i o na tn e wp e r i o d ，e s p e c i a l l yt h eu s eo fs i h l a d e n a n dh y p e r - e o n c e n t r a t i o nf l o o dr e s o u r c e ，i ti so n eo fs u p p l e m e n t so fw a t e rr e s o u r c es h o r t a g e i no u rc o u n t r y i no r d e rt ou s i n gt h ef l o o dr e s o u r c es u f f i c i e n t l y t h em o s to fr i v e r sa r e s e a s o n a lc h a r a c t e r i s t i cr i v e r s ，t l l e ya r es i l t l a d e na n dh y p e r - e o n c e n t r a t i o nr i v e r sd u r i n g o v e r f l o ws t a g e ，u n d e rt h ec o n d i t i o nt h a th e i g h tc o n t a i n st h es a n df l o o d ，f r o n ts i l t i n g - u po f d a m m i n gb u i l d i n gh a p p e n si nt h em o m e n t ，t h er e s u l ti st h em a i nr t m w a ys w i n g e d ，t h e i n t a k eg a t er e m o v e df r o mt h em a i nr u n w a y , a n dw a t e rt a k e ni sv e r yh a r d t h ep r e v i o u s a u t o m a t i cw a t e rs l u i c eg a t e sw e r ea l m o s tu s e di nc l e a rw a t e rs t r e a m ，b e c a u s et h e ya r ei n s i l t l a d e na n dh y p e r - c o n c e n t r a t i o nr i v e r s ，w ec a n tt a k et h ed e s i g ns t a n d a r d sf l o o d i t n e e d st od e s i g nah y d r a u l i c c o n t r o l l e dr o l l e rg a t e st oa c h i e v et h es t a n d a r d so f w a t e r t a k e ni n s i l t - l a d e na n dh y p e r - c o n c e n t r a t i o nr i v e r s t h i sa r t i c l er e s e a r c h e dt h em o v i n gw a t e rp r e s s u r e o fh y d r a u l i c c o n t r o l l e dr o l l e rg a t e sb a s eo n p r e v i o u ss t u d i e s t h i st e s ta d o p t st h el a t em o d e lh y d r a u l i c c o n t r o l l e dr o l l e rg a t e s ，w h i c hd e s i g n e db y p r o f e s s o rw e n h e n g ( i n n e rm o n g o l i aa g r i c u l t u r a lu n i v e r s i t y ) t h i sr e s e a r c hj u s tt e s t e ds o m e p a r a m e t e r sw h i c ht h er o l l e rg a t ep l a c e di nt h ew a t e r t h i sa r t i c l ea n a l y s e dt h et e s td a m s ， a c h i e v e dt h em o v i n gw a t e rp r e s s u r ed i s t r i b u t i o nr u l e sa n dt h ef o r m u l a r su s d e rt h e c o n d i t i o no fw a t e rf l o w i n gt h et o po fm i l e rg a t e ；t h em o v i n gw a t e rp r e s s u r ed i s t r i b u t i o n r u l e sa n dt h ef o r m u l a r su n d e rt h ec o n d i t i o no fn ow a t e rf l o w i n gt h et o po f r o l l e rg a t ea n d t h ed i f f e r e n to p e n i n go fr o l l e rg a t eb o r o m ；t h ei n f l u e n c eo f f l o wa n dv e l o c i t yo v e rm o v i n g w a t e rp r e s s u r ed i s t r i b u t i o nl a w k e yw o r d s ：f l o o d ；r e s o u r c eu s e ；h y d r a u l i c c o n t r o l l e dr o l l e rg a t e s ；m o v i n gw a t e r p r e s s u r e dir e c t e d b y ：p r o f w e nh e n g a p p iic a n tf o rm a s t e rd e g r e e ：( a g r i c u l t u r a lw a t e r - s o i le n g i n 比r i n gs c i e n c e ) 内蒙古农业大学 研究生学位论文独创声明 本人申明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果据我所知除了文中特别加以标注和致谢的， 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果：也不包 含为获得我校或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料，与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示谢意 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任 论文作者签名：壹：l 塑照日期：蟊6 幽 内蒙古农业大学研究生学位论文版权使用授权书 本人完全了解内蒙古农业大学有关保护知识产权的规定。印：研 究生在攻读学位期闻论文工作的知识产权单位属内蒙古农业大学本 人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位为内蒙 古农业大学，且导师为通讯作者，通讯作者单位亦署名为内蒙古农业 大学学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印侔和电 j 一 子文档，允许论文被查阅和借阅学校可以公布学位论文的全部或部 分内容( 保密内容除外) ，采用影印、缩印或其他手段保存论文 论文作者签名：壹! 堂避 指导教师签名： 叁士之一一 目 内蒙古农业大学硕士学位论文 l 引言 1 1 研究的意义及研究背景 在我国北方地区现有的水资源，有一些得不到合理的利用。特别是洪水资源，不 但得不到合理的利用，反而常引起损失巨大的灾害。水利决策部门已认识到洪水是水 资源的重要组成部分，想方设法开发利用洪水资源，是新时期防洪保安全、抗旱保供 水、生态保良好的必然选择。开发利用洪水资源是新时期水资源利用的新途径，尤其 洪水资源中多含沙和高含沙水流的利用，是弥补我国水资源严重短缺的途径之一。在 我国北方地区河流多为季节性河流在洪水期间多为高含沙或多含沙水流，为了尽量多 拦一些洪水，淤澄土地，修建溢流坝，溢流坝壅水的结果是使上游河道水深加大，流 速减缓，水流的挟沙能力下降，河流上游来沙将在引水枢纽上游河道淤积。在高含沙 洪水的条件下，壅水建筑物前的淤积发生在瞬间。如果推移质的粒径较大时，坝前的 淤积面甚至会高过坝顶0 5 1 o m 。上游河道淤积的后果是河道主流发生摆动，进水 闸远离主流，引水困难。为了解决这一问题，目前多采用加大冲砂闸宽度或者建成拦 河闸式的引水枢纽。建临时土坝用水拦洪方案，这些只能引进少量洪峰前少量的洪水。 一旦洪水漫顶溃坝，引水口将无法引进正常设计流量。由进水闸，冲砂闸和溢流坝组 成的低水头引水枢纽，为了发挥枢纽的作用，按需完成引水，冲沙和泄洪的要求。必 须及时调控闸门的启闭，同时必须配备专职管理工作人员。但在北方的季节性河流上， 由于洪水的陡涨陡落，人为的控制闸门启闭常常赶不上洪水的陡涨的速度，造成洪水 漫坝或让洪水白白的跑掉。如果在拦河坝上安装有在闸门前有大量淤积泥沙的情况下， 仍能启闭自如的水力自控闸门，我们就可以充分方便的利用洪水资源。以往的水力自 控闸门都是在清水河里应用，由于在多泥沙或高含沙河流里，在闸前淤积的情况下引 不到设计标准的洪水。为了满足高含沙或多含沙河流引水流量达到设计的标准，设计 出新型的水力自控滚筒闸。在以往的研究的基础上本课题进行水力自控滚筒闸的动水 压力的研究。 目前我国已建低水头引水枢纽工程约1 0 万座，为促进工农业生产发挥了重要的作 用。其中建在含沙量较小且常年有水河流上的低水头引水枢纽，在引水防沙的设计和 运行方面取得了显著的成就和积累了丰富的经验。但对于北方多泥沙和高含沙河流上 的引水枢纽来说，还存在许多问题影响枢纽作用的正常发挥。在这类河流上修建靠机 械启闭闸门的壅水闸和冲沙闸，一是运行不可靠，二是设备利用率低。如果拦河闸或 冲沙闸的闸门是闸前有泥沙淤积也能够开启的水力自控闸门，一来在洪水达到设定水 位时迅速开启，避免上游水位抬高，减小上游河道防洪堤的高度。同时将淤积在闸前 河床上的泥沙全部冲走。洪峰过后，水位降至设计引洪水位时，闸门关闭，继续引洪。 二是减少启闭设备和动力线路投资，同时做到无人值守。新型水力自控滚筒闸圆满解 决了这一问题。 2 新型水力自控闸门动水压力的研究 1 2 国内外研究现状与进展 水力自控闸门是借助水力和重力作用，在不同的水位条件下，随流量的变化，自 动启闭的自动化闸门。水力自控闸门不用外来能源，结构简单，可以在无人操纵下自 动的启闭，运行可靠，管理维修方便，并且造价低廉。水力自控闸门有很长的使用历 史。早在十九世纪中叶，欧洲就兴建了一些利用水力自动开启的平板横轴旋转门。上 世纪初，相续出现水力自控闸门的扇形闸门和弧形闸门。仅用于排灌系统的水力自控 闸门，其型式就达百种以上，近年来，国外，新型的水力自控闸门不断出现，例如南 非有一个1 9 9 7 年成立的水闸设计公司，就有许多国家安装了拥有该公司专利的溢洪道 闸门、坝顶闸f - i n 冲刷闸门等多种的水力自控闸门。我国，近3 0 年来，在水力自动翻 板闸门上进行了持续的研究和改进，目前已从非连续单绞、双绞、多绞式平面水力自 控闸门，发展到曲线连续绞及渐开式、导轨式平面水力自动闸门等各门型。除此之外， 水利界还研究了其它形式的水力自控闸门，如后水箱水力自动控制闸门，水力自动升 卧式闸门、水力自动扇形闸门，水力自动屋顶闸门，水力自动圆筒式闸门和水力自动 浮筒闸门等。这些闸门都是在清水的条件下运行的，在闸门上游有泥沙淤积的状态下， 闸门能在设计水压力和泥沙压力的作用下自动开启和关闭。这种闸门尚未见报道。只 有法国的一种用于控制沉沙池末端自动排沙的水力闸f - j 夕l ，都是在清水的条件下运行， 水力自动冲砂闸的结构复杂，应用的不多，闸门的形式也较少。它由三部分组成，检 波系统，放大系统，排沙系统。它应用的条件复杂，流量有限。我们希望在高含沙洪 水的条件下，闸前有泥沙淤积的状态下，闸门能在设计的水压力和泥沙压力的作用下 自动开启和关闭。设计了新型的水力自控滚筒闸。新型的自动水力自控圆筒闸在水槽 中进行了清水及闸前人工堆沙试验，取得了较满意的成果，本论文是在水力自控滚筒 闸研究的基础上进行作用在圆筒上动水压力的研究正是本课题想解决的关键问题。 闸门开启前，作用在闸门上的力为静水压力，其压力可按水力学静水压力公式进 行计算，见公式 只= r h 式中：p 。一水深y 处的水压力 ，一一水的容重 h 水深 在门开启后作用在闸门上的力为动水压力。由于试验采用圆筒闸，在现有的资料 中，还没有计算圆筒闸动水压力计算公式，但其迎水面为圆弧形，同圆弧形闸门受力 相似，目前只有应用计算弧形闸门门叶上的动水压力分布公式，其计算公式以及动水 压力分布图如下： 内蒙古农业大学硕士学位论文3 图1 弧形闸门动水压力分布 一m 一麓卜鬻一y k l = k2 = s i i l t 姐。l 芦：；：兰；：一 一口+ 口2 一j ，2 + 2y j r2 一口2 式中：易为距闸底板y 处的动水压力 膨。、欣为闸底最低点c 的值 口闸门的开启高度 1 3 论文的研究内容和目的 本课题研究的内容 本课题主要通过室内水工模型试验来完成研究内容，研究水工模型滚筒闸在下过 ns 4新型水力自控闸门动水压力的研究 水的条件下，作用在圆筒上动水压力的分布规律以及作用在圆筒上动水压力的 计算，圆筒顶不过水，圆筒底开度不同情况下动水压力的分布规律和动水压力计算， 以及流量和流速对动水压力分布规律的影响。 研究的目的 使圆筒闸体顺水流方向滚动开启的动力，是作用在闸体上的合力指向下游的动水压 力。未开启前为静水压力，一旦闸底过水时，就变为动水压力。目前除有人对作用在 圆弧闸门上的动水压力进行过研究外，尚未发现有人研究横置水流中圆柱体上下过水 情况下迎水面上的动水压力。本研究的目的就是通过对横置水流中的圆柱体表面动水 压力的量测，分析作用在横置水流中圆柱体动水压力的分布规律和动水压力的计算。 2试验设备和研究方案设计 2 - 1 试验设备 2 1 1供水系统 供水系统采用内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院水工实验室供水系统，水泵 采用2 0 0 m 3 h 和l o o m 3 h 污水泵，能满足流量的要求，供水设备保证水流在同水位条件 下供水，为使水流能满足实验要求，根据实验研究内容，要求圆筒前有足够长的水槽， 使水流平稳，没有明显的波浪。实验中水槽采用玻璃制成的矩形槽，矩形槽宽，高为 5 0 c m 9 0 c m ，长为2 0 m 。供水系统见图2 图2 供水系统示意图 内蒙古农业大学硕士学位论文1 2 1 2 流量控制系统 流量控制采用供水系统进水管道安装的球形阀进行调节，通过改变阀门的开度， 产生不同的流量，进行实验观测。 2 1 3 水位量测设备 水位量测采用量水测针，在供水系统的水槽旁，水流比较稳定的地方安装量水测针， 这种水位量测设备，结构简单，使用方便，测杆上附有微化器，精度可达到o i m m a 2 1 4 动水压力量测设备 为了量测闸体迎水面上的动水压力，在圆筒中央横断面的上游半圆周上，在9 0 、 4 5 、0 。、3 1 5 。和2 7 0 五个点上安装最大量程为l o k p 的压力传感器。压力传感器在模型 闸体中的位置见图3 图3 压力传感器位置图 2 1 5 流速量测设备 流速量测采用八线智能流速仪进行量测，量测设备与计算机连接，设置后能够按 需要自动记录数据和存储数据 2 1 6 流量量测设备 本次实验在水槽尾端放置v 型量水堰，量水堰满足水力学公式条件，其原理为堰 6新型水力自控闸门动水压力的研究 顶水头与流量存在一定的关系，可通过测量堰顶水深求的流量。水温变化不大，不影响 整体明槽的流量。在进水管道平直段安装电磁流量计，电磁流量计自动显示瞬时流量。 2 2 试验圆筒的设计 为方便在5 0 c m x 9 0 c m 水槽中进行实验，设计选取长4 7 c m 、直径2 0 c m 塑料圆筒作 为水工闸体模型。圆筒两侧设闸槽，可使圆筒垂直提升。筒下设半圆形的闸坎，闸底板 距玻璃槽底2 0 c m ，以保证闸筒不受下游水位影响。闸体模型剖面图4 图4 闸体模型剖面图 2 3 实验方案设计 2 3 1 实验方案 为了能较全面的了解水流通过横置圆筒不同工况的动水压力变化规律，结合我们 实验室的条件，设计了横置水中圆筒筒下的开度为o 、1 、2 、3 、4 、5 c m ，筒上过水 深度也分别为0 、1 、2 、3 、4 、5 ，6 ，7 c m 的试验和圆筒顶不过水，圆筒底开度不同 条件下分别进行试验，实验方案见表l 。 内蒙古农业大学硕士学位论文 7 以上各方案试验内容，量测项目均包括：动水压力、上游水位、上游闸前行进流 速和过闸流量，上游水位( 即筒项水深) 严格按1 、2 、3 、4 、5 、6 、7 c m 整数调节， 由于调节较费时，后改为接近取值 1 筒下开度o c m 时，筒上水深0 ，l ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 c m 动水压力实验方案 2 筒下开度i c m 时，筒上水深o ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 c m 动水压力实验方案 3 筒下开度2 c m 时，筒上水深0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 c m 动水压力实验方案 4 筒下开度3 c m 时，筒上水深0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 c r a 动水压力实验方案 5 筒下开度4 c m 时，筒上水深o ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 c m 动水压力实验方案 6 筒下开度5 c m 时，筒上水深o ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 c m 动水压力实验方案 7 筒下开度不同时，筒上不过水时动水压力实验方案。 2 3 2 实验数据的观测 测量流速采用八线智能流速仪，在圆筒前安装两个测杆，用外线连接计算机，计 算机安装自动采集软件，计算机自动采集流速，计算机可以调节流速采集的时间差， 8新型水力自控闸门动水压力的研究 存储数据。 动永压力实验数据的采集，在圆筒上安装五个压力传感器，五个压力传感器分别 编号1 、2 、3 、4 、5 连接在n i u s b - - - 6 2 1 1 多功能采集卡，经u s b 接口和计 算机连接，利用e a z i d a q 数据记录软件实时记录实验结果。 】二ie 一1 复i1 e l 电，一l 一i2 d 电_ 一玉。氨童3 【je _ ，量。飘i 4 j z _ leo 一工t 。”一氧15 图5 数据记录图 e a z i d a o 数据记录软件实时记录 图6e a z id a o 数据记录软件实时记录图 内蒙古农业大学硕士学位论文9 3 试验结果 3 1 简底开度固定，筒顶水位不同时试验数据 3 1 1 筒下开度o c m 时，筒顶水深0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 c m 动水压力实验方案 表3 筒下开度为o c m 时，实验观测数据统计表 筒项水深 测试点编号 流速 c m 123 45 c m s 流量 i s 1 0 8 2 0 1 3 0 3 3 9 6 5 0 4 6 0 6 2 3 3 13 8 6 01 2 0 0 7 1 8 4 4 90 0 0 0 2 7 2 94 7 2 l1 3 1 3 11 9 3 6 90 0 0 0 3 2 2 15 6 7 81 3 9 7 8 2 0 2 1 50 0 0 0 5 3 0 5 7 4 5 l 8 9 0 6 0 0 0 5 3 0 0 0 8 1 o 0 1 0 6 3 5 2 06 8 6 71 4 6 1 42 2 0 2 90 0 0 01 0 6 2 00 0 1 2 9 3 7 2 07 1 0 41 5 6 1 92 2 0 9 9 0 0 0 01 2 6 1 00 0 1 6 3 4 0 3 3 7 9 4 91 6 7 9 52 3 7 4 10 0 0 01 5 2 9 00 0 1 9 9 7 4 1 1 08 4 8 11 7 3 8 22 4 6 0 3 0 0 0 01 7 6 5 00 0 2 3 2 图7 筒下开度为0 铘，不同筒顶水深动水压力分布 1 0 新型水力自控闸门动水压力的研究 3 1 2 筒下开度1 c m 时，筒顶水深0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 c m 动水压力实验方案 表4 筒下开度为l c m 时，实验观测数据统计表 - - - - - l - _ - - l _ _ - _ l - - _ - _ _ _ _ - - l - _ 一 筒项水深测试点编号 流速流量 c n l 12 3 45c m s1 s 01 7 0 12 6 4 0 1 0 8 3 4 1 6 8 9 80 0 0 01 1 2 8 0 0 0 1 4 1 4 1 2 0 2 3 0 2 4 0 3 5 0 2 6 0 6 2 3 0 0 3 6 2 41 1 8 9 7 1 7 9 5 30 0 0 0 1 2 0 4 0 。0 0 1 5 0 8 2 8 2 3 3 ，2 3 3 3 6 4 0 3 8 9 1 4 0 5 3 4 。6 8 1 1 2 。8 9 5 1 8 。8 9 80 0 0 01 2 9 2 0 0 0 1 7 0 3 5 5 2 0 1 3 7 9 6 1 9 7 8 30 0 0 01 3 0 2 0 0 0 1 9 3 6 6 4 5 6 1 4 8 6 22 0 7 5 5 0 0 0 01 6 1 4 00 0 2 2 6 1 7 2 1 5 1 5 8 4 92 1 6 8 1 0 0 0 01 8 1 0 00 0 2 5 8 6 7 8 9 81 6 8 1 9 2 2 6 8 30 0 0 01 8 5 1 0 0 0 2 9 5 6 6 9 94 0 7 0 8 2 8 91 7 4 5 9 2 3 0 8 00 0 0 0 2 0 7 4 00 0 3 2 8 9 - _ i _ - _ - _ _ _ - - - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ - _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - l _ - _ 一 l _ _ l_ 图8 筒下开度为l c m ，不同筒顶水深动水压力分布图 内蒙古农业大学硕士学位论文1 1 3 1 3 筒下开度2 c m 时，筒顶水深0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 c m 动水压力实验方案 表5 筒下开度为2 c m 时，实验观测数据统计表 _ - _ - _ - _ - _ _ _ _ l _ - _ _ l - l - _ - _ - - l _ l _ _ _ - _ i i i l _ _ - - - 一- 筒项水深 测试点编号 流速流量 c m 12 34 5 c m si s 0 0 51 7 3 12 5 3 1 l o 7 9 21 5 5 9 1 0 0 0 01 9 8 6 00 0 2 5 4 1 2 0 7 43 4 3 3 i i 6 0 01 6 3 3 0 0 0 0 02 0 3 4 00 0 2 6 7 2 0 8 2 9 8 4 0 7 5 6 1 1 2 7 0 74 6 6 6 1 2 8 4 11 7 5 2 3 0 0 0 02 1 0 4 0 0 0 2 8 8 2 9 8 3 3 4 3 7 3 6 5 5 3 8 1 7 5 3 0 61 3 4 5 5 1 8 0 7 00 0 0 0 2 2 0 9 00 0 3 0 8 6 3 0 61 4 6 0 4 1 9 1 0 l0 0 0 0 2 3 8 6 00 0 3 4 2 7 0 5 11 5 4 9 3 1 9 8 9 10 0 0 0 2 5 5 0 00 0 3 7 2 7 7 9 41 6 5 0 9 2 0 9 4 10 0 0 0 2 7 。1 9 00 0 4 1 0 6 9 14 0 6 48 4 9 0 1 7 2 5 02 1 6 9 70 0 0 0 3 0 3 4 00 0 4 7 8 _ _ _ _ _ _ _ l - _ l - l _ _ _ l _ - _ _ _ l _ - - _ _ - - _ - _ _ _ - _ _ _ i - _ l _ _ 一一 图9 筒下开度为2 c m ，不同筒顶水深动水压力分布图 3 1 4 简下开度3 c m 时，筒顶水深0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 c m 动水压力实验方案 1 2 新型水力自控闸门动水压力的研究 图1 0 筒下开度为3 c m ，不同筒顶水深动水压力分布图 3 1 5 简下开度4 c m 时，筒顶水深0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 c m 动水压力实验方案 表7 筒下开度为4 c m 时，实验观测数据统计表 内蒙古农业大学硕士学位论文 1 3 筒顶水深测试点编号 流速 流量 c m 1234 5 c m s1 s 0 0 62 0 2 12 0 4 0 1 1 5 9 81 2 2 0 70 0 0 03 4 4 3 00 0 4 5 8 1 0 4 2 0 7 2 9 8 4 0 6 5 0 6 6 0 3 7 0 6 2 5 0 8 3 1 6 91 1 6 0 51 2 7 3 60 0 0 03 5 3 5 00 0 4 8 3 2 9 7 44 1 5 01 2 5 5 1 1 3 7 7 80 0 0 03 6 8 0 00 0 5 0 3 3 2 8 64 8 5 1 1 3 3 6 81 4 4 6 40 0 0 03 6 6 4 00 0 5 2 8 3 7 0 95 9 4 1 1 4 5 6 91 5 3 8 90 0 0 03 7 5 4 00 0 5 5 7 3 9 1 2 6 7 9 51 5 8 0 91 6 9 5 70 0 0 03 8 5 2 0 0 0 5 9 1 3 9 3 07 2 3 81 6 6 0 51 7 7 6 4 0 0 0 03 9 2 6 00 0 6 2 2 3 9 9 17 5 4 21 6 9 2 8 1 7 7 1 50 0 0 04 0 0 6 00 0 6 6 1 图l l筒下开度为4 c m ，不同筒顶水深动水压力分布 3 1 6 筒下开度5 c m 时，简顶水深0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 c m 动水压力实验方案 1 4 新型水力白控闸门动水压力的研究 表8 筒下开度为5 c , m 时，实验观测数据统计表 筒顶水深 测试点编号 流速流量 c m l2 3 4 5 c m s 1 s 01 5 3 61 8 6 59 9 9 11 0 3 6 0 0 0 0 03 9 8 2 00 0 5 5 9 1 3 2 1 7 42 4 8 51 1 0 0 5 1 0 8 1 00 0 0 04 2 2 7 0 0 0 5 9 6 2 42 8 0 23 6 2 91 2 2 6 01 2 0 8 6 0 0 0 04 2 g 3 00 0 6 2 4 3 43 g 6 44 8 2 81 3 6 6 31 3 4 7 90 0 0 0 4 2 g 3 00 0 6 4 6 4 43 g 6 75 5 6 91 4 2 4 1 1 3 8 6 10 0 0 0 4 3 3 2 0 0 0 6 8 8 5 4 23 7 9 86 3 3 41 5 4 3 41 4 4 1 00 0 0 0 4 3 8 6 0 0 0 7 1 6 6 3 4 3 8 8 36 9 6 7 1 6 0 2 61 5 0 2 80 0 0 04 g 1 8 0 0 0 7 5 6 图1 2 筒下开度为g e m ，不同筒顶水深动水压力分布图 从以上数据和动水压力分布图显示可以看出，当闸筒底开度固定时，作用在圆筒 表面的动水压力随闸筒顶水头的增加而增加。 内蒙古农业大学硕士学位论文 15 3 2 筒下开度不同时，筒顶不过水时动水压力实验方案 ， 3 2 1 筒下开度1 c m 时，筒顶以下水位0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ，9 ，l o c m 动 水压力实验方案 表9 筒下开度为1 m 时，实验观测数据统计表 - _ - _ _ l - - _ _ _ - i - _ _ _ i - _ - _ _ l - - i _ l - l _ - _ _ - _ _ i _ l - _ 一i l _ _ l i - _ i l _ _ _ l _ _ l - i _ l l _ - - - _ l l _ l - _ _ l _ _ _ i _ - _ l i - 一 筒项到水面距 测试点编号流速r 流量 离c m 1234 5 c a s1 s 图1 2 筒顶不过水，开度为1 c m 时，不同水深动水压力分布图 1 6 新型水力自控闸门动水压力的研究 3 2 2 筒下开度2 c m 时，筒顶不过水，筒顶以下水位0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ， 9 ，1 0 c m 动水压力实验方案 表9 筒下开度为细时，实验观测数据统计表 筒项到水面距测试点编号 流速流量 离c m 1 2345 c m s1 s 9 9 0 0 0 00 0 0 00 5 0 96 。1 9 50 0 0 0 2 2 2 9 00 0 1 8 0 9 4 4 0 0 0 00 0 0 00 6 9 46 4 7 5 0 0 0 02 1 1 7 0 0 0 1 8 0 8 2 20 0 0 0 0 0 0 01 6 7 78 6 6 90 0 0 0 2 4 2 6 00 0 1 9 6 7 1 4 0 0 0 00 0 0 03 0 5 28 3 5 60 0 0 0 2 4 1 l o0 0 1 9 7 5 3 30 0 0 00 0 0 04 9 5 19 9 4 7 0 0 0 02 2 0 9 00 0 2 0 4 3 90 0 0 00 0 0 0 6 3 0 21 1 1 7 20 0 0 02 1 6 2 0 0 0 2 0 8 2 8 l0 0 0 0 0 0 0 07 3 7 51 2 1 3 10 0 0 0 2 0 5 6 00 0 2 1 8 2 2 9 0 0 0 01 1 1 57 7 6 11 2 5 0 90 0 0 0 2 0 2 1 00 0 2 2 6 1 0 7 0 0 0 02 4 1 08 9 3 01 3 6 2 2 0 0 0 02 0 2 6 00 0 2 3 0 0 5 1 0 0 0 03 0 1 39 4 8 3 1 4 2 6 00 0 0 02 0 3 2 00 0 2 4 0 图1 3 筒顶不过水，开度为2 c m 时，不同水深动水压力分布图 内蒙古农业大学硕士学位论文 17 3 2 3 筒下开度3 c m 时，筒顶不过水，筒顶以下水位0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ， 9 ，1 0 c m 动水压力实验方案 表1 0 筒下开度为3 l i i 时，实验观测数据统计表 _ _ _ _ _ - _ - _ _ - - - _ _ _ _ o - _ _ - - - _ _ _ - - i _ _ - _ - - _ - _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ l _ - - _ _ - _ _ _ - - _ l l _ _ - - - - _ - - - - - _ _ _ _ - o o _ 筒项到水面距测试点编号 流速流量 离c l i tl 2345c m st s 图1 4 筒顶不过水，开度为3 c m 时，不周水深动水压力分布图 1 8新型水力自控闸门动水压力的研究 3 2 4 筒下开度4 c m 时，筒顶不过水，筒顶以下水位0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ， 9 ，1 0 c m 动水压力实验方案 表1 1筒下开度为4 l ，l 时，实验观测数据统计表 - _ l - _ _ i - - _ - - - _ - l i l _ i i i _ - l _ - _ _ _ _ - - - _ i l _ _ - - i i - _ _ _ _ _ _ _ i _ - _ _ i _ - _ _ _ - _ - _ _ - - - - - - _ - - _ _ _ _ l i _ 一 筒顶到水面距测试点编号一 流速流量 离c l l l 123 45c m si s 8 9 6 0 0 0 00 0 0 00 8 5 0 4 6 1 40 0 0 04 2 0 3 00 0 3 4 4 8 2 20 0 0 0 0 0 0 01 4 3 55 。1 5 80 0 0 04 2 4 8 00 0 3 5 3 6 9 7 0 0 0 00 0 0 02 4 5 35 7 9 40 0 0 0 4 0 7 6 00 0 3 7 0 6 3 50 0 0 00 0 0 03 5 2 9 6 4 6 00 0 0 03 9 0 9 00 0 3 7 8 5 1 60 0 0 0 0 0 0 05 4 1 67 9 3 00 0 0 03 8 9 5 00 0 3 9 4 3 1 6 0 0 0 00 0 0 06 9 5 38 8 8 5 0 0 0 03 6 8 6 00 0 4 2 1 2 2 90 0 0 0 1 8 9 18 1 6 09 7 4 50 0 0 03 5 4 9 00 0 4 3 0 1 2 3 0 0 0 02 8 4 49 3 1 8l o 5 1 6 0 0 0 03 5 9 4 00 0 4 4 2 - - l _ - l - _ - - 一i i i _ - - - 一 图1 5 筒顶不过水，开度为4 c m 时，不同水深动水压力分布图 内蒙古农业大学硕士学位论文 19 3 2 5 简下开度5 c m 时，筒顶不过水，筒顶以下水位0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ， 9 ，1 0 c m 动水压力实验方案 表1 2 筒下开度为5 i l i 时，实验观测数据统计表 厂 一、 ( 一 、 爿蕊澎 ，j。一， ，i ，、 图1 6 筒顶不过水，开度为5 c m 时，不同水深动水压力分布图 从以上数据和动水压力分布图显示可以开出，圆筒底开度相同时，作用在圆筒表 面的动水压力随圆筒顶水深的增加而增加。 2 0新型水力自控闸门动水压力的研究 3 3 筒顶水位固定，筒底开度不同时试验数据 3 3 1 圆顶水位为o c m 时；筒底开度为o ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 c m 时各测点的动水压力 表1 3 简下开度不同时，筒顶水深为0 c m ，实验观测数据统计表 筒底开度 筒顶水 c b i 深c i i i 测试点编号 1234 5 流速 c m s 流量 1 s 图1 7 筒顶水位为o c m 时，不同筒雇开度动水压力分布图 3 3 2 简顶水位为l c m 时；简底开度为o ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 c m 时各测点的动水压力 内蒙古农业大学硕士学位论文2 1 表1 4 筒下开度不同时，筒顶水深为1 c m ，实验观测数据统计表 _ i l l - 一i i l _ - i - _ _ _ _ _ _ - _ 一 筒底开筒顶水深 测试点编号 度c mc m 12 34 5 流速 c m s 流量 1 s 01 0 82 3 3 13 8 6 01 2 0 0 7 1 8 4 4 90 0 0 0 5 3 0 50 0 0 5 3 2 3 4 1 1 l 1 0 4 2 3 0 03 6 2 4 u 8 9 71 7 9 5 3 0 0 0 01 2 0 4 00 0 1 5 0 2 0 7 43 4 3 31 1 6 0 0 1 6 3 3 00 0 0 02 0 3 4 00 0 2 6 7 2 3 8 42 7 6 51 1 3 9 4 1 4 5 4 40 0 0 02 7 4 5 0 0 0 3 6 6 2 5 0 83 1 6 9 1 1 6 0 51 2 7 3 60 0 0 0 3 5 3 5 00 0 4 8 3 51 32 1 7 42 4 8 5 1 1 0 0 51 0 8 1 0 0 0 0 04 2 2 7 00 0 5 9 6 - - _ _ _ _ - _ l l l _ _ - _ i l _ _ l l - l l - l - _ - - i l - - _ _ _ - - - _ _ - _ _ _ - _ _ _ - 一一- 一 图1 8 筒顶水深1 伽时，不同筒底开度动水压力分布图 3 3 3 筒顶水深为2 c m 时；筒底开度为0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 c m 时各测点的动水压力 2 2 新型水力自控闸门动水压力的研究 图1 9 筒顶水深为2 c m 时，不同筒底开度动水压力分布图 3 3 4 筒顶水深为3 c m 时；筒底开度为o ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 c m 时各测点的动水压力 内蒙古农业大学硕士学位论文 2 3 表1 6 简下开度不同时，筒顶水深为3 c m ，实验观测数据统计表 筒底开筒顶水 测试点编号流速流量 度c m深c m 1 2345 c m s1 s 03 0 3 3 2 2 15 6 7 81 3 9 7 82 0 2 1 5 0 0 0 08 9 0 60 0 1 0 6 3 0 2 2 9 8 3 2 9 8 3 4 3 2 3 35 5 2 01 3 7 9 61 9 7 8 30 0 0 0 1 3 0 2 00 0 1 9 4 2 9 8 35 3 0 61 3 4 5 51 8 0 7 00 0 0 02 2 0 9 00 0 3 0 8 3 3 8 34 8 3 71 3 4 8 71 6 4 5 90 0