[发明专利]一种通过数学模型判别水闸最不利运行工况的方法

摘要

本发明公布了一种通过数学模型判别水闸最不利运行工况的方法，属于基础水力动力学数学模型技术领域，首先设置不同的各闸门开度，提取闸孔中心轴线上各测试点中的上游水深值、下游水深值和垂线平均流速，得到不同泄洪工况下水深值沿程分布情况，测试位置为闸孔中心线上，测试区间从水闸轴线至上游至少6~8倍闸前水深处和水闸轴线至下游水位稳定处，计算动水压力水头和静水压力水头，所述动水压力水头和静水压力水头之比值即为比能：，计算不同泄洪工况下的比能沿程变化情况和平均比能，平均比能是沿程各点比能的算术平均值，通过比能确定最不利工况，解决了难以确定水工建筑在不合理工况下冲刷的技术问题。

主权项

一种通过数学模型判别水闸最不利运行工况的方法，其特征是，建立二维数学模型，根据水闸实际运行情况设置不同的水闸闸门开度，利用二维数学模型模拟分析水位流场流速的分布情况，通过比能确定最不利工况，具体包括以下步骤：a. 收集水闸平面图和剖面图设计资料，水闸建设后的水位流量关系、河道径流资料、潮流水文资料，泥沙资料，水闸附近地形资料，以及水闸运行管理资料；b.根据收集到的地形资料和水闸设计资料，建立水闸二维水动力数学模型，根据水闸运行管理资料和水文资料确定不同闸门开度及其对应的上下游边界条件，对各种运行工况进行模拟计算；c.在闸孔中心线上进行测点定位，测试区间从水闸轴线至上游6~8倍的闸前水深处和水闸轴线至下游水位稳定处，测点间距以水闸体型为依据，间距不能过大，在关键位置须要加密；d.提取各运行工况闸孔中心线上各测试点中的上游水深值和下游水深值，得到不同泄洪工况下水深值沿程分布情况；e.提取闸孔中心线上各测点的垂线平均流速，得到不同泄洪工况下流速沿程变化情况；f.计算沿程各测点的动水压力水头和静水压力水头，所述动水压力水头和静水压力水头之比值即为比能：，式中ν为垂线平均流速，单位m/s，h为水深，单位m，比能为无量纲量，表示单位水深需要消耗的动能；g.计算不同泄洪工况下的比能沿程变化情况和平均比能，所述的平均比能计算方法是沿程各点总比能除以所取点数，即沿程各点比能的算术平均值，将各工况的平均比能进行对比分析，平均比能最大的工况即为最不利工况。