北江大堤西南水闸新型闸门流激振动及优化研究成果汇报.ppt

（3）在闸门上布置安装加速度传感器、位移传感器及应变计，测量闸门结构在不同水位、开度组合条件下流激振动情况，取得闸门振动的加速度、动位移及其动应力、变形等物理参数，明确振动类型、性质及其量级等，把握水动力荷载作用下闸门振动程度及其危害性。 （4）除在闸门结构上安装各类传感器外，在闸门的胸墙、启闭机房及上游小桥上布置各类振动仪器，以考查闸门振动引发的水闸其他建筑物的振动。 （5）根据对闸门结构水流脉动压力、泄流时的流激振动特性等水力结构参数测量资料和成果的综合分析，对闸门在不同上下游水位组合、不同开度和运行条件下的振动安全性进行评价，提出合宜的闸门安全运行操作规程，确保工程长期高效运行。 2005年6月，西江流域出现百年一遇特大洪水、北江流域也出现较大洪水，西南水闸建成后面临第一个汛期，为检验水闸工作性态，制定闸门运行操作规程，分别于2005年6月23～6月30日和2006年7月对西南水闸进行闸门流激振动原型观测试验，取得了相关成果，为制定闸门运行操作规程和积累运行经验提供了科学依据。 部分闸门振动原型观测仪器 3 研究成果的主要创新点 西南水闸工作闸门系我国目前采用的低水头、大流量、大跨度、大宽高比（达5.7:1）结构，设计具有创新性，国内外尚无现成运行经验。其运行工况和闸下流态均具有显著特点。该项目采用数值模型、物理模型及原型观测分析相结合的途径， 对该新型闸门的水力与结构静动力特性、流激振动响应特性与动态优化及其安全可靠性等方面进行了系统、深入的研究，为我国首例大宽高比平面闸门的成功设计、建设和运行维护提供了充分的理论依据和技术支撑。 主要创新点： （1）应用水弹性振动研究的理论和技术，全面研究了该新型闸门结构在不同运行工况下的流激振动特性，为该类型水闸的设计、施工、运行提供了科学依据。 （2）通过抗振优化研究，提出了兼顾底缘水动力荷载作用，同时提高结构振动基频的闸门结构体型； （3）根据水闸临门水跃作用特点，提出了在门后设置挡板方案，根据水流脉动压力荷载和振动量的变化规律，提出了合理挡板间距，有效控制了临门水跃对闸门结构的动力作用，从而减小了振动量； （4）通过三维有限元数值计算模型及试验模态分析技术，全面研究了闸门结构静动力特性，特别研究了流体对闸门结构固有振动频率的影响，为结构共振分析提供了依据； （5）通过水流脉动压力荷载和闸门流激振动特性的相关性分析，指出了闸门振动的振源和发生条件，由此提出了闸门结构的运行操作要求，确保了闸门结构的运行安全。 4 项目社会经济效益 工程建成以来，西南水闸工程运行正常，起到分洪、引水的作用，改善了西南涌的水环境功能，美化了人居环境，该闸已成为北江大堤加固达标工程建成后的一处靓丽观光之景，工程得到了水利部和广东省领导的充分肯定和赞扬。 从长远角度看，该水闸的安全运行，能更有效地减免洪水灾害，充分改善两涌一河的水环境，为广州等广大防护区提供更安全的生产和生活环境。与飞来峡水库联合运用，使广州及珠江三角洲部分地区能抵御北江300年一遇洪水，这对保障该区的社会稳定和促进该区社会经济可持续发展起巨大的作用。因此具有巨大的社会效益和环境效益。 5 结束语 西南水闸工作闸门系我国目前采用的低水头、大流量、大跨度、大宽高比（达5.7:1）结构，设计和科研均具有创新性，国内外尚无现成运行经验。其运行工况和闸下流态均具有显著特点。该水闸经过设计、科研、施工及运行管理等部门的共同努力，在结构设计、使用功能、安全运行等方面均获得重大进展，取得系列重要成果。 综合考虑闸门结构动特性与水动力荷载作用条件，提出的兼顾底缘受力、抵御临门水跃作用及提高结构抗振性能的优化体型有利于闸门结构的长期安全运行。 该水闸的顺利建成并投入运行，标志着我国在平面直升式、大宽高比闸门结构的设计、科研、施工和管理方面的水平达到了一个新的高度，总体技术上达到了国际先进水平，部分成果达到国际领先水平。 本课题采用的各种先进的模型试验技术对确保水闸结构的长期、安全、可靠地运行提供了科学依据和技术保障，也为国内同类水闸的兴建提供了参考依据。 谢谢！ * 北江大堤西南水闸新型闸门流激振动及优化研究成果汇报 广东省北江流域管理局 南京水利科学研究院 广东省水利电力勘测设计研究院 河海大学 广东省源天工程公司 二00八年四月 1 、概况 北江大堤作为我省第一大堤和国家列入确保的一条重要堤防，是保卫广州、佛山和珠三角等经济发达地区的重要屏障，西南水闸是北江大堤干堤的主要水闸之一。是北江大堤下游防洪体系中的一个重要组成部分。该水闸枢纽以分洪为主，兼顾引水及改善局部水环境要求。 ●西南水闸重建工