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黄旭东:水闸导航门设计创新
2022-11-22

水闸导航门设计创新

黄旭东

摘要:现实生活中水闸门在使用和日常维护过程中面临很多复杂性问题。为增强系统,结构和操作的可靠性,减少水闸门定导航周期的时间,减少水运动,引起船舶排水和系泊力,避免水资源问题(尽量减少用水量),降低生命周期成本,最大限度地减少能源消耗,最大限度地减少对导航和周边社区的影响,本文对水闸水闸门进行了创新性设计。

关键词:水闸水闸门;操作结构;导航周期

1设计与优化

设计水闸门的第一步是根据目标列表(客观方法)或可实现功能(功能方法)列表,编写具有明确规格和要求的参考文件(职权范围)。对于高水闸门(升高高度为20至30米),目前的设计现在非常接近填充时间,流速,允许电流/波浪,空化以及混凝土侧壁结构能力的可行物理限制作为下游门。这就是为什么确定相关性能值(极值和容许公差)很重要的原因。各种目标可能相互冲突,太过分雄心勃勃的选择可能导致成本过高。

第二步是根据以前的经验或新的创新研究来评估替代技术设计概念。这些概念主要关注:结构的类型(墙壁和地板),简单或多重水闸门定之间的选择,节水池的使用和配置,灌装系统的类型(通过门,短或长的涵洞,通过地板),门的类型,取决于水闸门的尺寸,船的类型和数量,水位等。

第三步是优化设计。可以考虑两种方法:(1)系列本地优化:分别优化水闸门的各个部件和组件,以在这些不同组件集成后获得改进的设计/解决方案;(2)全球比较:比较几个全球解决方案(例如具有分离式储水池的U型水闸门定室,地板中的灌装系统)。

2设计要求

2.1设计原则

本节介绍主要设计原则,特别关注过去25年发生的变化,一个重要的项目,如一个水闸门,必须通过各种研究来证明。技术研究(设计方面)甚至成本不过是可行性研究的要点。还需要一系列其他研究,包括对河流,空气,噪音,地下水等环境的影响和植被,鱼类,鸟类等动植物。

风险分析:在基于风险的分析中,风险被认为是可能导致损害的事件发生概率的故障成本的乘积。必须考虑和评估每个重要的意外事件。任何缓解措施的水平将基于这样的研究。例如:需要一个紧急门,需要冗余电源,闸口加固以避免洪水,与当地社区和公民进行磋商。

经济分析:成本当然仍然很重要,投资必须合理。应考虑利益与成本比率 的项目进一步研究。

2.2设计方法

用于灌装和排空水闸门的液压系统可分为两种主要类型。一个是通过头部填充和排空;另一个是通过“纵向涵洞”。

“纵向涵洞”系统有几种典型的布局:涵洞侧端口系统;涵洞底部横向系统;室内纵向涵洞系统(ILCS);在水闸门地板下的纵向涵洞;动态平衡水闸门定灌装系统(图1);压力室(图2)。

选择液压系统有几种方法,这里将讨论两个。传统的是基于升降高度(H),水闸门可以根据升降高度进行分类如下:

(1)“低升程水闸门”,低升高高度<10m,可以使用通过系统或简单的纵向涵洞系统;

(2)“中间升降机水闸门”,中间升降机10m