理论教育 上海水闸的出流特点与流量变化

上海水闸的出流特点与流量变化

时间:2023-10-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据上海平原感潮河流的特点及水闸上下游小水头的特点,上海水闸的出流一般以淹没堰流为主。同时上海地区绝大多数水闸闸宽与河道底宽相差不大。比较精确地计算水闸实际的引排流量难度很高,上海市有关部门虽然进行过一些研究,但对过闸流量关系的研究进展不大。影响水闸的引排水流量的因素很多,根据上海市河道分布、水闸工程运行和水位变化等特点,主要有三个方面因素:第一因素。

上海水闸的出流特点与流量变化

水闸是一种良好的量水建筑物,一般通过实测流量或模型试验可以率定流量系数,再根据水闸形式、闸门开启情况、流态等因素,按水力学基本公式分析,获得不同出流情况下的水力因素与流量系数的相关关系曲线或关系方程式,来推算水闸的过水流量,即通过关系分析,可以利用容易观测的因子(如水位)来推算不易获得的流量、水量等水文要素。

水闸作为修建在河道(或渠道)上利用闸门控制流量和调节水位的低水头水工建筑物,可作为挡水、泄水或取水建筑物,应用广泛。水闸的类型一般可分为平底闸、宽顶堰闸、实用堰闸、跌水堰闸等,上海地区的水闸主要是平底闸。

受闸门开启状态及水闸上下游的水位等因素的影响,水闸的出流状态一般分为自由堰流、淹没堰流、自由孔流、淹没孔流及其相关组合。根据上海平原感潮河流的特点及水闸上下游小水头的特点,上海水闸的出流一般以淹没堰流为主。

当前最有效和最直接的方法是对水闸进行水位流量过程线的测定。但由于工作量十分巨大,且控制片外河基本为感潮河道,水位受潮汐影响,引排水流属不稳定非均匀流。对于这样的河道,水位流量的实测计算是非常复杂的,很难寻找出规律可供实际应用。同时上海地区绝大多数水闸闸宽与河道底宽相差不大(主要是考虑开河用地和最大可能的引排流量因素)。因此,水闸的引、排水流量的大小受河道断面影响很大。比较精确地计算水闸实际的引排流量难度很高,上海市有关部门虽然进行过一些研究,但对过闸流量关系的研究进展不大。为此,本书在对部分水闸的实测数据和水闸工程过水能力综合分析的基础上,提出推算水闸平均引排流量或水量的方法,以解决引清调度中实况水量的计算问题。

影响水闸的引排水流量的因素很多,根据上海市河道分布、水闸工程运行和水位变化等特点,主要有三个方面因素:

第一因素。水闸内外河道水位变化,其主要是受潮汐影响,根据影响大小程度基本可以分成三类:

(1)水闸内外河水位变化较小:如青浦、松江上游地区,省市边界河道水位基本不受潮汐影响,内外河水位变化平缓。

(2)水闸外河水位直接受潮汐影响:如浦东新区、宝山、南汇、奉贤、崇明地区的水闸外河直接受潮汐影响,水闸引排水时,内外河水位变化很大。(www.daowen.com)

(3)水闸内外水位变化适中:如嘉定、闵行地处中部,主要引排水口门的边界河道基本上以感潮为主。

第二因素。水闸工程运行工况(引排状态、引排口门净宽及闸底高程等)。

第三因素。水闸内外河道实际情况(实际断面、长度和河底坡降等)。

对于内外河水位在引排水过程中变化不大,基本保持稳定的水闸,可以通过对河道和水闸的引排水水力计算与实测资料对比来推定引排流量。对于水闸内外河道水位变化较大的水闸,引排流量推算不仅要考虑外河水位(受潮汐)影响的情况,还要综合水闸下游河道长短和内河水位变化因素。根据各种情况的组合,对河道、水闸引排流量的计算和实测资料的比较分析,寻找出一定的关系。

各闸门引排水量的关系函数方程如下:

引水量=f1(外河高潮位,片内水位,水闸口门特征、内河河道特征,引潮历时……)

排水量=f2(外河低潮位,片内水位,水闸口门特征、内河河道特征,排水历时……)

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