[发明专利]船闸输水阀门段廊道顶高程的确定方法

权利要求书

1.船闸输水阀门段廊道顶高程的确定方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：根据船闸工作水头，通过分级防空化技术初步确定输水阀门防空化措施，包括主动防空化技术、被动防空化技术、主动与被动相结合的防空化技术；

步骤二：根据步骤一初步确定的防空化措施确定相应的输水阀门相对空化数控制标准：主动防空化技术σ/σ_i≥1.0；主动与被动相结合的防空化技术σ/σ_i≥0.5；完全被动防护技术σ/σ_i≥0.1；σ为水流空化数，σ_i为水流临界空化数，表征水流处于临界空化状态,σ/σ_i为相对空化数；

步骤三：根据船闸工作水头、闸室尺寸、设计输水时间，通过《船闸输水系统设计规范》以下公式计算输水阀门处廊道断面面积ω；

式中，ω——输水阀门处廊道断面面积，m²；C——计算闸室水域面积，m²；ΔH——工作水头，m；μ₀——阀门全开时的流量系统，根据已有船闸研究成果；T——闸室灌水时间，s；α——系数，与阀门有关的系数；k_v——取k_v＝0.7；

步骤四：根据步骤三计算的输水阀门处廊道断面面积ω和系缆力设计标准，采用下式确定输水阀门开启时间t_v；

a＝l_B/l_C

b＝l_H/l_C

式中，k_r——与阀门门型有关的系数；P_L——船舶允许纵向力，kN；W——船舶、队排水量，T；ω_c——闸室初始过水横断面面积，m²；χ——船舶浸水横断面面积，m²；l_C——船舶换算长度，m；l_B船首离上闸首距离，m；l_H—船尾离下闸首距离，m；

步骤五：根据Bernoulli方程，建立船闸通过输水廊道输水的非恒定流方程组为下式，用迭代和差分法求解方程组，得到船闸输水过程的流量过程线、水位过程线；获得输水阀门开启过程中各开度对应的水位及流量；

其中，H_u、H、H_d分别为上游水位、闸室水位和下游水位，m；ζ、ζ_v分别为输水廊道阻力系数和阀门阻力系数；ω为输水阀门处廊道断面面积，m²；Q为闸室输水流量， m³/s；C为闸室水域面积，m²；L为廊道换算长度，m；下标1、2分别代表充水和泄水；获得输水阀门开启过程中各开度对应的水位及流量；

步骤六：根据步骤二的判断条件、步骤五的水位及流量条件计算得到满足空化条件的输水廊道顶高程H₀；

v_p＝Q/ω

v_p——p点的流速；

步骤七：复核下游检修井压力，是否大于+1m；

步骤八：若下游检修门井压力大于+1m，则采用步骤六计算得到的输水廊道顶高程，若不满足，则继续降低输水廊道顶高程，直至满足下游检修井压力大于+1m的要求。

2.根据权利要求1所述的船闸输水阀门段廊道顶高程的确定方法，其特征在于：所述的步骤五为通过船闸输水系统物理模型试验得到船闸输水过程的流量过程线、水位过程线；获得输水阀门开启过程中各开度对应的水位及流量。