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船闸输水水力计算

2020-04-09 21:01

针对船闸输水非恒定流进行的水力计算。

在进行船闸输水系统设计时,为了满足船闸通过能力和船舶过闸停泊条件的要求,必须进行船闸输水水力计算。计算的主要内容为输水阀门面积的确定、输水系统阻力系数及流量系数的确定、输水水力特性的计算、船闸停泊条件的计算以及输水阀门工作条件的计算等。

船闸输水水力计算是在船闸总体设计已完成的情况下进行的。这时,闸室的尺寸、门槛水深、上下游通航水位和船闸水头、过闸船舶或船队的型式及尺寸、根据通过能力所要求的输水时间等都已经确定。

输水系统水力计算的目的是在保证要求的输水时间和船舶安全过闸以及船闸安全运转的条件下,确定输水系统各主要部分的尺寸和布置。

对于集中输水系统,水力计算的主要内容为:①输水系统的型式和布置。包括输水阀门孔口尺寸和开启方式、消能措施及镇静段长度等。②船闸灌泄水时间和水力特性曲线的计算。③船舶在闸室和引航道内的停泊条件以及引航道内非恒定流特性的计算。④输水阀门工作条件的计算。

对于分散输水系统,由于其输水廊道较长,在进行有关水力计算时,必须考虑廊道的摩擦阻力和水流的惯性水头作用的影响。同时尚需增加一些针对分散输水系统特点的水力计算,如闸室水面惯性超高或超降、闸室廊道内最大剩余压力、闸室廊道出水支孔段的阻力系数和支孔的出流分布规律以及输水阀门的工作空化数等。

根据要求的灌泄水时间初步计算确定输水阀门处廊道断面面积,或根据已拟定的输水系统布置及尺寸计算船闸的灌泄水时间,可根据下列公式进行计算:

式中,ω为输水阀门处廊道断面面积,m2;C为等效闸室水域面积,对于单级船闸,C=Ω,对于多级船闸,C=Ω/2,Ω为闸室水域面积,m2;d为惯性水头,m,对于集中输水系统,可忽略不计;H为设计水头,m;μ为阀门全开时输水系统的流量系数;T为闸室输水时间,s;g为重力加速度,m/s2;tv为输水阀门开启时间;kv为tv与T的比值,即kv=

;α为系数,与阀门门型和流量系数有关,可按下表选用。

不同流量系数μ的α值

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