一种船闸水力学原型观测方法技术

本发明专利技术提供了一种船闸水力学原型观测方法，具体来说是在船闸充、泄水过程中，对输水系统水力学、阀门水动力学、船闸停泊条件等指标进行原型观测，以获得船闸运行过程中各参数的变化特性，以便对船闸运行进行有效评估及必要优化。本发明专利技术提出的船闸水力学原型观测方法简单，观测的水力学参数齐全，采集装置布置合理，且实际操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种船闸水力学原型观测方法
本专利技术涉及船闸水力学
，特别是涉及一种船闸水力学原型观测方法。
技术介绍
船闸作为一种通航建筑物，一般由闸首、闸室、输水系统、闸门、阀门、引航道等部分以及相应的设备组成。我国船闸数量多、使用频次高，且部分船闸规模及一次充泄水体大，输水时间短，水力指标要求高，极易出现问题。一旦出现问题将对船闸运行以及过闸船舶的安全产生影响，关系到航道能否通畅。因此，针对一些船闸运行过程中存在的问题，及时通过原型观测获得相关水力学参数及船舶系缆力参数加以判断，同时根据原型观测所发现的问题，调整和优化船闸运行方式，可为船闸安全高效运行提供科学依据。船闸水力学原型观测的参数较多且差异较大，已有的研究往往选择其中一项或几项参数进行观测，所获的参数难以全面反映船闸的运行现状。因此总结船闸水力学原型观测参数，确定参数采集装置的类型、数量及安装部位，获取船闸运行过程中各参数的变化特点对于辨识船闸运行过程中存在的问题，及时调整和优化船闸运行方式十分必要。目前公知的技术中尚无相应的船闸水力学原型观测方法。
技术实现思路
本专利技术提出了一种船闸水力学原型观测方法，以提高船闸水力学观测的有效性。具体来说是根据船闸设计及运行要求，对输水系统水力学参数、阀门运行水动力学特性参数及闸室船舶停泊条件参数等进行水力学原型观测，获得船闸运行过程中各水动力学参数的变化特性，通过数据分析对船闸的运行情况进行有效评估并对闸阀门运行方式进行优化。为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种船闸水力学原型观测方法，在船闸充、泄水过程中，对输水系统水力学、阀门水动力学、闸室船舶停泊系缆力指标进行原型观测，以获得船闸运行过程中各参数的变化特性，以便对船闸运行进行有效评估和优化；包括输水系统水力学参数观测、阀门运行水动力学特性参数观测和闸室停泊系缆力观测。所述输水系统水力学参数观测包括闸室水流流态观测、闸室水位观测、输水廊道段阀门井水位观测和输水时间观测，并根据实测结果绘制闸室充、泄水水位及流量过程线，闸室水面上升、下降速度过程线，阀门井水位过程线。所述闸室水流流态观测是利用摄像机对闸室水流流态进行观测；所述摄像机数量和拍摄部位根据船闸输水系统型式确定，具体为：当船闸采用头部输水系统时，摄像机布置在闸首附近水流流态较乱的水域；当船闸采用分散式输水系统时，摄像机布置在闸首和闸室中部水域；摄像机数量根据每台摄像机的摄像面积、观测水域面积和观测次数综合确定，以能够全面反映闸室水流流态情况为准。所述闸室水位观测是在闸墙表面或应急爬梯处沿程布置水位计进行水位观测，水位计设置高度为观测期间闸室最低水位以下1.0m处；水位计布置数量按照闸室水位观测重点确定，主要参考因素为船闸输水系统型式，具体为：当船闸采用头部输水系统时，重点观测输水过程中闸室水位的纵向比降及变化，水位计沿闸室等间距布置；当船闸采用分散式输水系统时，重点观测闸室不同位置的水位变化，水位计布置在上闸首、闸室中部和下闸首区域。所述输水廊道段阀门井水位观测是通过输水廊道工作阀门井及其上、下游检修门井内布置的水位计进行水位观测；工作阀门井水位计设置在阀门全开时阀门顶部以上1m处，检修门井水位计设置在该部位输水廊道顶部以上1m处。所述阀门运行水动力学特性参数观测包括：输水阀门振动特性观测、阀门段空化特性及启闭力观测和通气特性观测。所述阀门运行水动力学特性参数观测是利用固定在工作阀门面板、支臂及吊杆的振动传感器，进行输水阀门振动特性观测；利用布置在检修阀门井及工作阀门井，且与水位计布置高程一致的水听器进行阀门段空化特性观测；利用固定在工作阀门油压系统无杆腔及有杆腔结构专用接口的油压传感器，进行阀门启闭力观测；利用布置在工作阀门段通气孔出口的风速仪进行通气特性观测；在阀门振动传感器设置高程一致的阀门井水工结构砼内金属结构预埋件表面设置振动传感器，同步进行砼结构振动观测；振动传感器及油压传感器安装工序及要求包括：金属结构物表面打磨以去除铁锈及表面附着物，在金属结构物表面焊接固定传感器的钢质基座，利用螺栓将传感器固定在钢质基座上，将传感器电缆沿金属结构表面布设并引至临时观测站。所述闸室停泊条件参数观测包括船舶系缆力测量，观测方法为通过布置在船舶与系船柱缆绳之间的测力计，观测船闸充、泄水过程中船舶系缆力的大小。所述船舶系缆力观测需在船舶的船艏及船艉分别布置系缆力测试系统，系缆力测试系统布置步骤及要求包括：在船舶艏部及船艉附近的系船柱上设置一根环状缆绳，测计力一端固定在系船柱的缆绳上，另一端固定在船舶艏部及艉部缆绳上，通过收放船舶缆绳将缆绳拉直且测力计读数为零时即为船舶系缆力测试初始状态。所述船闸水力学原型观测方法的实施工艺，它包括以下步骤：S1，观测方案制订：根据船闸有效尺度、输水系统型式、运行水头以及水力学观测目的因素，制订水力学原型观测方案；S2，测试仪器安装准备：主要包括：水位计、水听器、振动传感器、油压传感器和风速仪安装及固定，系缆力测试船舶进入闸室及测力计安装，摄像机架设；S3，原型观测准备：根据原型观测方案，建立临时观测站，测试线缆全部引至临时观测站，测试仪器准备及现场调试，观测人员、船闸运行及指挥人员全部到位并配备必要的通信工具；S4，原型观测初始状态准备：关闭上游和下游人字门，关闭输水和泄水阀门，原型观测准备工作全部完成即进入原型观测初始状态；S5，船闸充水水力学观测：打开充水阀门，充水阀门开始运行t=0开始，至充水阀门全开、上游人字门开启至开终、充水阀门关闭至关终整个过程的输水系统水力学参数观测，阀门运行水动力学特性参数观测和闸室停泊条件参数观测数据采集，待上游人字门至开终状态时，停止观测数据的采集；S6，船闸泄水水力学观测：打开泄水阀门，泄水阀门开始运行t=0开始，至泄水阀门全开、下游人字门开启至开终、泄水阀门关闭至关终整个过程的输水系统水力学参数观测，阀门运行水动力学特性参数观测和闸室停泊条件参数观测数据采集，待下游人字门至开终状态时，停止观测数据的采集；S7，观测数据分析：根据观测数据绘制闸室水位变化过程线、闸室充、泄水流量过程线、闸室水面上升、下降速度过程线、门井水位过程线、阀门振动过程线及启闭力过程线、空化噪音过程线及通气量过程线，结合阀门及人字门运行情况进行观测数据分析，适时改变船闸阀门运行开度以进行工艺优化调整，并按照步骤S4~S6重复进行水力学观测，当相关参数满足设计及运行要求时，结束水力学观测。本专利技术有如下有益效果：1、本专利技术总结船闸水力学原型观测参数，确定参数采集装置的类型、数量、安装部位及安装方法，获得船闸运行过程中各参数的变化特性，通过数据分析对船闸的运行情况进行有效评估。2、本专利技术提出的船闸水力学原型观测方法简单，确定的水力学参数齐全，参数采集装置布置合理，且实际操作方便，能提高船闸水力学原型观测效率，具有良好工程应用价值。附图说明下面结合附图和实施例对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船闸水力学原型观测方法，其特征在于：在船闸充、泄水过程中，对输水系统水力学、阀门水动力学、闸室船舶停泊系缆力指标进行原型观测，以获得船闸运行过程中各参数的变化特性，以便对船闸运行进行有效评估和优化；/n包括输水系统水力学参数观测、阀门运行水动力学特性参数观测和闸室停泊系缆力观测。/n

【技术特征摘要】
1.一种船闸水力学原型观测方法，其特征在于：在船闸充、泄水过程中，对输水系统水力学、阀门水动力学、闸室船舶停泊系缆力指标进行原型观测，以获得船闸运行过程中各参数的变化特性，以便对船闸运行进行有效评估和优化；
包括输水系统水力学参数观测、阀门运行水动力学特性参数观测和闸室停泊系缆力观测。


2.根据权利要求1所述一种船闸水力学原型观测方法，其特征在于：所述输水系统水力学参数观测包括闸室水流流态观测、闸室水位观测、输水廊道段阀门井水位观测和输水时间观测，并根据实测结果绘制闸室充、泄水水位及流量过程线，闸室水面上升、下降速度过程线，阀门井水位过程线。


3.根据权利要求2所述一种船闸水力学原型观测方法，其特征在于：所述闸室水流流态观测是利用摄像机对闸室水流流态进行观测；所述摄像机数量和拍摄部位根据船闸输水系统型式确定，具体为：当船闸采用头部输水系统时，摄像机布置在闸首附近水流流态较乱的水域；当船闸采用分散式输水系统时，摄像机布置在闸首和闸室中部水域；
摄像机数量根据每台摄像机的摄像面积、观测水域面积和观测次数综合确定，以能够全面反映闸室水流流态情况为准。


4.根据权利要求2所述一种船闸水力学原型观测方法，其特征在于：所述闸室水位观测是在闸墙表面或应急爬梯处沿程布置水位计进行水位观测，水位计设置高度为观测期间闸室最低水位以下1.0m处；水位计布置数量按照闸室水位观测重点确定，主要参考因素为船闸输水系统型式，具体为：当船闸采用头部输水系统时，重点观测输水过程中闸室水位的纵向比降及变化，水位计沿闸室等间距布置；当船闸采用分散式输水系统时，重点观测闸室不同位置的水位变化，水位计布置在上闸首、闸室中部和下闸首区域。


5.根据权利要求2所述一种船闸水力学原型观测方法，其特征在于：所述输水廊道段阀门井水位观测是通过输水廊道工作阀门井及其上、下游检修门井内布置的水位计进行水位观测；工作阀门井水位计设置在阀门全开时阀门顶部以上1m处，检修门井水位计设置在该部位输水廊道顶部以上1m处。


6.根据权利要求1所述一种船闸水力学原型观测方法，其特征在于：所述阀门运行水动力学特性参数观测包括：输水阀门振动特性观测、阀门段空化特性及启闭力观测和通气特性观测。


7.根据权利要求6所述一种船闸水力学原型观测方法，其特征在于：所述阀门运行水动力学特性参数观测是利用固定在工作阀门面板、支臂及吊杆的振动传感器，进行输水阀门振动特性观测；利用布置在检修阀门井及工作阀门井，且与水位计布置高程一致的水听器进行阀门段空化特性观测；利用固定在工作阀门油压系统无杆腔及有杆腔结构专用接口的油压传感器，进行阀门启闭力观测；利用布置在工作阀门段通气孔出口的风速仪进行通气特性观测；
在阀门振动传感器设置高程一致的阀门井水工结构砼内...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐俊麟，江耀祖，张勇，李乐新，曾辉，刘火箭，刘振嘉，刘志雄，王靖，陈学文，王智娟，
申请(专利权)人：长江三峡通航管理局，长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42