[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

说明书

本发明公开了一种感潮河段船闸开通闸安全运行条件的确定方法，属于水运交通技术领域；开通闸过程中，上下游存在水位差，该专利设定上下游的不同水位差，建立水位差与闸门前表面流速的关系式；并建立开通闸时闸室内的流量计算式，通过该式确定闸门前的平均流速，通过受力分析建立水位差与闸门启闭机受力的关系式；根据闸室内的流速限制条件和启闭机的最大额定受力条件，综合得到满足流速条件和启闭机受力条件的开通闸临界条件；本发明能快速得到开通闸的安全运行条件，使其尽可能做到最大程度的利用潮汐开通闸，同时免于经验操作的盲目性。

技术领域

本发明属于水运交通技术领域，具体涉及一种感潮河段船闸开通闸安全运行条件的确定方法。

背景技术

感潮河段船闸上下游引航道水位受涨落潮影响，其水位差呈动态变化，在某一时段船闸上下游可能出现零水位差情况，在该过程中可利用上下游平水时段将上下闸门同时开启，船舶直接通行，可大大提高通过能力，该运行方式即为开通闸运行。

开通闸管理是全方位、全过程、立体化的管理活动，其管理内容涉及到气象水文情况、潮位涨落情况、船舶类型及适航情况、引航道情况、船闸设备运行情况、通讯畅通情况、船闸操作运行调度情况等各个方面，因此需要对各种要素进行有效的实时掌握和控制。通过实时制定开通闸运行管理方案，采取相应的防范措施，才能有较降低安全风险，确保开通闸运行安全。

开通闸运行虽有多年成功经验，但多停留在经验运用阶段，如何通过较为可靠的方法确定开通闸的安全条件显得尤为重要。

目前，关于开通闸运行安全条件的定量确定方法主要是发明人前期提出的，其方法是采用物理模型试验来建立闸门启闭机的受力与闸门水位差的关系，以及对应的开、关闸过程中流场的变化。该方法不仅需要实测资料，而且每次确定开通闸安全条件时均需开展物模试验，需要花费较多的人力物力以及较长的研究时间。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种感潮河段船闸开通闸安全运行条件的确定方法，为开通闸安全条件的确定提供科学依据，使其尽可能做到最大程度的利用潮汐开通闸，同时免于经验操作的盲目性，提高通闸运行的安全度。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种感潮河段船闸开通闸安全运行条件的确定方法，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(图1中1#点)，下游引航道喇叭口处的水位Z₂(图1中2#点)，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，无量纲，可取0.45，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：