1、 3200 汉字， 2200 单词， 13000 英文字符 巴曼歇河船闸的水力模型研究 M.Shafai-Ba jesta n, A.Shirdeli 一个以 1:14 为比例模拟建造的巴曼歇河船闸物理水力模型在伊朗农业部水 研究中心液压实验室构建了 ， 以此用来探讨输水系统的水力性能 。 根据灌浆的设 计标准 ， 最大高度在船闸波表面不应超过 9cm。 同时为了增加过往船只的船闸通 行速度 ， 闸室灌泄水时间应低至 6 分钟 。 为了实现这个的目标 ， 进行了 128 测试， 分为 4 个系列 ， 每个系列具有不同的孔尺寸 ， 进行了开闸时间和闸门开度的关系 实验。在每次试验中水面波动每 1
2、0 秒记录一次。记录的速度分布也沿着闸阀门 垂直方向布置的位置变化而变化 。 从这些数据的分析可以看出 ， 在操作过程中的 最大波高低于 0.088m。这个条件完全填充时间为 340 秒，口门应打开不小于 4 分钟。 简介 巴曼歇河，位于伊朗西南，是卡伦河流水到波斯湾的一个出口，如图 1。巴 曼歇河的流量特性是由波斯湾水的潮汐运动的影响 ， 而波斯湾是通过霍尔木兹海 峡连接到阿曼海湾 。 在干燥的季节 ， 一般在夏季 ， 当卡伦放电是非常低的 ，潮汐 的影响，可以观察到阿瓦士市，上游 120 公里的巴曼歇。然而，在正常情况下， 潮汐的影响可以延至巴曼歇上游 48 公里的达霍文。在这段时间里，巴
3、曼歇河在 整个过程中的水面海拔和水质 ， 从连接到流出波斯湾 ， 受到潮汐运动的强烈影响。 因此在巴曼歇水的矿化度高 ， 不适合农业使用 。 波斯湾的 35 和 40 个百分点之间 变化的表面盐度，最大盐度高达 42ppt。 其中记录的巴曼歇最大水面水平是平均海拔 2 米 （ MSL） 左右 ， 低潮最低水 平面约为 1.5 米 MSL（以下 ） ， 落潮平均是 +0.37 M， 平均洪水位约 1.08 米 ，MSL。 图 1 地图显示 巴曼歇 河的位置，伊朗的西南部 为了灌溉农业地区的灌溉 ， 要使巴曼歇的盐度保持尽可能低 ， 管理者已决定 建立两座水闸使上游和下游的河流 ， 从卡伦带来的水
4、的供给和流量不受潮汐的影 响 。两个船闸已设计完成 ， 并将建在水坝两侧 。 每个船闸的截面都是一个矩形截 面 ，9.8m 高 ， 20.9 米宽和 159.5 米长 ， 闸室内和海平面的最大水位差可能为 2m， 在很短的汛期内，最大可达到 3m。 设计一个合适的输水系统可能是船闸设计最重要和最困难的一个方面 。 事实 上 ， 该系统应使水流最大限度地流入和流出 ， 使得在相同时间内有更多的船只可 以过闸 。 另一方面 ， 在吸气漩涡和紊流的影响一般会减少输水系统的时间 ， 与输 水系统的性能成反比关系 。 因此 ， 选择一个合适的输水系统 ， 来满足这些设计上 的考虑，是一个船闸设计工程师面
5、临的主要挑战。 在巴曼歇船闸 ， 由于技术和经济原因 ， 船闸的输水系统是利用多个矩形孔安 装在闸 室 壁进行，但布 置 不同的垂直高度 上 （图 2） 。因此 ， 过量的水流运 动能 量将消耗在闸门内的墙壁之间 。 因此 ， 水流进闸的速度将足够低 ， 以使在室面波 的最大高度低于设计标准或小于 9 厘米。从通过能力的另一个重要的设计考虑， 闸室灌泄水最大持续时间不得超过 6 分钟。为了清楚地确定船闸的设计标准 ， 并 研究输水系统的水力性能，这项研究必须进行。 图 2 巴曼歇船闸输水系统的布置方式 理论思考 船闸的运行会产生涌浪 ， 对泊船和闸门产生冲击力作用 。 波浪的高度可以爬 高至闸
6、壁再跌落可能会导致航行深度的不足 。 由于在船闸中流动的复杂性 ， 涌浪 难以用现有的分析技术进行分析 。 因此 ， 通常运用物理模型进行分析 。 运动学相 似是一种将自由表面流动的粘性应力忽略不计的 1的建模方法。运动学相似需 要的比率惯性力（ v2 / d 2 ）和重力（ g / d 2 ）的模型是相等的原型。这个比率 通常 表 示为弗劳 德 数（ Fr ） ，其 等 于： F r= V /( gd ) 0. 5 ，其中 V 是速度。 g 是重 力加速度， d 是水流深度。当几何相似，动力相似和运动学都满足时，实验室模 型达到完全相似。 在考虑压力流与自由表面流动的条件下，实验室模型完全相似的物理模型， 如导航达到通常缩放在一个足够大的规模以弗劳德相似 ， 粘性和表面张力的缩尺 模型的影响可以忽略 。 该规范表明模型雷诺数和韦伯数必须保持足够大 。 皮克特
