沿海擋潮閘閘門調度設計探討

花加鳳 周利 鄧翼峰

摘 要：水閘閘門的控制運用是保證工程安全運行的主要因素，水閘的閘門調度設計關鍵在于分區計算，注意標示，方便管理部門使用。

關鍵詞：閘門開度；振動區；堰流；孔流；臨界水深

1 沿海擋潮閘工程調度運行

沿海擋潮閘往往肩負著上游來水的排澇任務、下游擋潮任務，有時還有通航任務，工程調度運用須根據上游來水量的多少及下游水位確定。同時，為了沖淤保港，當實際排澇流量接近設計流量時，閘門可能需要大開大放；排澇流量較小時，須帶水位差開、關閘門，應以閘門開度來控制下泄流量。泄洪過程中還應加強對閘下沖刷的監測，以便調整泄流量。

2 閘門調度運用設計的必要性[1]

水閘閘門的控制運用是保證工程安全運行的主要因素，需進行詳盡的水力設計，明確各個流量下各孔具體的閘門開度大小，方便避開開度小于門前總水頭的0.1倍時的門體易振動區，開度為門前總水頭的0.45～0.5倍的門前劇烈立軸漩渦和吸氣漏斗區，以保證閘門的長久使用及工程的安全運行。

3 閘門調度運用水力設計程序思路[2]

水閘為寬頂堰，閘門開度與閘前水深之比e/H≥0.65時，為堰流；e/H<0.65時為孔流。

設計時可采用流量、上下游水位、開度遍歷法計算，流量范圍為最小流量到最大流量，上游水位范圍為上游最低水位到上游最高水位，下游水位為下游最低水位到下游最高水位。開度范圍為從坎頂以上0.01起一直算至全開。設置四重循環，第一重循環為流量，第二重循環為上游水深，第三重循環為下游水深，第四重循環為閘門開度，具體如圖1所示。

圖1 四重循環圖

4 閘門調度表設計

4.1 三種情況分析

經過計算，會出現三種水流形態，一是孔流，當閘門開度處于孔流條件及下游水深高于臨界水深時，適用于孔流公式；二是閘門開度處于堰流條件或閘門全開及下游水深高于臨界水深時，適用于堰流公式；三是下游水深低于臨界水深時，需控制閘門開度，減小過閘流量，降低臨界水深達到實際的下游水深，應用孔流公式。

因此，文章對閘門開度的設計理念時，將表格分為三部分，第一部分是正常孔流，在這一塊計算時，一量出現堰流情況及下游水深低于臨界水深的情況，數據將以*標示，以便后續處理；第二部分是堰流部分，應用堰流公式，計算對應于閘門全開時的流量是小于左列流量的，此時閘門開度可以為全開也可以為0.65水深；第三部分是下游水深低于臨界水深時，將下游水深作為臨界水深，控制閘門開度，得到相應流量是小a于左列流量的，此時開度只能小于表中數據，需嚴格詳見表1。

4.2 振動區標示

如表1所示，在閘門開度控制表的最右側還有兩個區域，一是振動區標示區域，一是備注區域。振動區是嚴格按照水閘規范0.45～0.5水深及0.1水深以下標示，如果在此范圍內則用紅色底紋標示。備注區為本表的精髓，它不僅體現了整個閘門調度設計的思路，更對區域標示作了詳細的說明。關于紅色底紋標示的設置，采用的EXCEL軟件的條件格式，用的公式見圖2，注意列絕對引用格式。

圖2 振動區標示條件格式圖

5 閘門調度設計結論

水閘的閘門調度設計關鍵在于分區計算，注意標示，方便管理部門使用。分區計算需在不同情況下應用孔流和堰流公式，并需對水位較低時，可能出現下游水位低于臨界水深的情況作嚴密的開度控制，寧可低開，不可高提，方能保證工程的安全運行。

參考文獻

[1]SL265-2001.水閘設計規范[S].

[2]陳寶華，張世儒.水閘[M].中國水利水電出版社，2003，9（第1版）.