[发明专利]一种感潮河段船闸开通闸安全运行条件的确定方法

权利要求书

1.一种感潮河段船闸开通闸安全运行条件的确定方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1)测量下闸首闸门底部高程Z₀和闸门宽度b；

步骤2)从船闸设计参数中获得该船闸的最高通航水位Zmax、最低通航水位Zmin、常水位Znom和闸门启闭机的额定最大受力条件Fmax；

步骤3)船闸闸门关闭状态时，设定上游引航道喇叭口处水位Z₁，下游引航道喇叭口处的水位Z₂，并计算得到上游引航道与下游引航道水位差为ΔZ＝Z₁-Z₂；

步骤4)计算上游引航道与下游引航道水位差为ΔZ时，开通闸条件下，闸门附近表面的最大流速C；

步骤5)根据通航时闸室的纵向的限制条件，确定满足通航水流条件对应的临界上游引航道与下游引航道水位差ΔZ₁；

步骤6)上游引航道与下游引航道水位差为ΔZ时，开通闸时闸门处的过流量采用堰流公式进行近似：

其中，m为堰流量系数，无量纲，b为闸门宽度，单位m，g为重力加速度，取9.8m²/s；当上游引航道喇叭口处水位为Z时，开通闸时闸门前的平均流速为：

步骤7)当上游引航道喇叭口处水位为Z，上游引航道与下游引航道水位差为ΔZ，因为压差产生的静水压力为：F₂＝ρgΔZA，其中ρ为水的密度，g为重力加速度，A为水面下单闸门的面积；

步骤8)根据步骤4中确定的流速，建立闸门受到的动水压力计算式β取1.94；

步骤9)在船闸实际运行过程中，读取最高通航水位和最低通航水位条件下闸门开启和关闭过程中的启闭机受力过程，确定船闸正常运行过程中启闭机的最大受力F₁；

步骤10)综合步骤7、步骤8和步骤9，启闭机开关门时的受力为：

步骤11)设定上游引航道喇叭口处水位为最高通航水位、最低通航水位和常水位三种条件下，采用步骤10中的公式计算步骤3中不同的上游引航道与下游引航道水位差ΔZ时启闭机的受力；

步骤12)建立三种条件下启闭机受力与水位差的关系F＝f₂(ΔZ)；

步骤13)根据设计阶段启闭机的额定最大受力条件，综合步骤12中的三种条件，确定满足该条件对应的临界水位差ΔZ₂；

步骤14)综合步骤5)得到的临界上游引航道与下游引航道水位差ΔZ₁和步骤12得到的临界水位差ΔZ₂，确定开通闸安全运行的临界水位条件；

所述的步骤4)中，闸门附近表面的最大流速C的计算方法为：

所述的步骤5)中，闸室处的流速限制条件设定为2m/s，建立不等式：

求解上述不等式，得到满足流速条件对应的临界上游引航道与下游引航道水位差ΔZ₁。

2.根据权利要求1所述的一种感潮河段船闸开通闸安全运行条件的确定方法，其特征在于：所述的步骤3)中，船闸上游引航道与下游引航道水位差ΔZ选自-1.0m、-0.8m、-0.6m、-0.4m、-0.3m、-0.2m、-0.1m，0m、0.1m、0.2m、0.3m、0.4m、0.6m、0.8m、1.0m。

3.根据权利要求1所述的一种感潮河段船闸开通闸安全运行条件的确定方法，其特征在于：所述的步骤6)中堰流量系数m取0.45。

4.根据权利要求1所述的一种感潮河段船闸开通闸安全运行条件的确定方法，其特征在于：所述的步骤13)中，临界水位差ΔZ₂通过求解不等式f₂(ΔZ)0.8Fmax得到，其中0.8为启闭机额定最大受力的安全系数。

5.根据权利要求1所述的一种感潮河段船闸开通闸安全运行条件的确定方法，其特征在于：所述的步骤14)中，开通闸安全运行的临界水位条件取ΔZ₁和ΔZ₂的交集。