沿海挡潮闸闸门调度设计探讨

花加凤 周利 邓翼峰

摘 要：水闸闸门的控制运用是保证工程安全运行的主要因素，水闸的闸门调度设计关键在于分区计算，注意标示，方便管理部门使用。

关键词：闸门开度；振动区；堰流；孔流；临界水深

1 沿海挡潮闸工程调度运行

沿海挡潮闸往往肩负着上游来水的排澇任务、下游挡潮任务，有时还有通航任务，工程调度运用须根据上游来水量的多少及下游水位确定。同时，为了冲淤保港，当实际排涝流量接近设计流量时，闸门可能需要大开大放；排涝流量较小时，须带水位差开、关闸门，应以闸门开度来控制下泄流量。泄洪过程中还应加强对闸下冲刷的监测，以便调整泄流量。

2 闸门调度运用设计的必要性[1]

水闸闸门的控制运用是保证工程安全运行的主要因素，需进行详尽的水力设计，明确各个流量下各孔具体的闸门开度大小，方便避开开度小于门前总水头的0.1倍时的门体易振动区，开度为门前总水头的0.45～0.5倍的门前剧烈立轴漩涡和吸气漏斗区，以保证闸门的长久使用及工程的安全运行。

3 闸门调度运用水力设计程序思路[2]

水闸为宽顶堰，闸门开度与闸前水深之比e/H≥0.65时，为堰流；e/H<0.65时为孔流。

设计时可采用流量、上下游水位、开度遍历法计算，流量范围为最小流量到最大流量，上游水位范围为上游最低水位到上游最高水位，下游水位为下游最低水位到下游最高水位。开度范围为从坎顶以上0.01起一直算至全开。设置四重循环，第一重循环为流量，第二重循环为上游水深，第三重循环为下游水深，第四重循环为闸门开度，具体如图1所示。

图1 四重循环图

4 闸门调度表设计

4.1 三种情况分析

经过计算，会出现三种水流形态，一是孔流，当闸门开度处于孔流条件及下游水深高于临界水深时，适用于孔流公式；二是闸门开度处于堰流条件或闸门全开及下游水深高于临界水深时，适用于堰流公式；三是下游水深低于临界水深时，需控制闸门开度，减小过闸流量，降低临界水深达到实际的下游水深，应用孔流公式。

因此，文章对闸门开度的设计理念时，将表格分为三部分，第一部分是正常孔流，在这一块计算时，一量出现堰流情况及下游水深低于临界水深的情况，数据将以*标示，以便后续处理；第二部分是堰流部分，应用堰流公式，计算对应于闸门全开时的流量是小于左列流量的，此时闸门开度可以为全开也可以为0.65水深；第三部分是下游水深低于临界水深时，将下游水深作为临界水深，控制闸门开度，得到相应流量是小a于左列流量的，此时开度只能小于表中数据，需严格详见表1。

4.2 振动区标示

如表1所示，在闸门开度控制表的最右侧还有两个区域，一是振动区标示区域，一是备注区域。振动区是严格按照水闸规范0.45～0.5水深及0.1水深以下标示，如果在此范围内则用红色底纹标示。备注区为本表的精髓，它不仅体现了整个闸门调度设计的思路，更对区域标示作了详细的说明。关于红色底纹标示的设置，采用的EXCEL软件的条件格式，用的公式见图2，注意列绝对引用格式。

图2 振动区标示条件格式图

5 闸门调度设计结论

水闸的闸门调度设计关键在于分区计算，注意标示，方便管理部门使用。分区计算需在不同情况下应用孔流和堰流公式，并需对水位较低时，可能出现下游水位低于临界水深的情况作严密的开度控制，宁可低开，不可高提，方能保证工程的安全运行。

参考文献

[1]SL265-2001.水闸设计规范[S].

[2]陈宝华，张世儒.水闸[M].中国水利水电出版社，2003，9（第1版）.