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河渠弯道水流,流态十分复杂。水流方向的改变都会伴随着惯性离心力的产生。作曲线运动的弯道水流在重力、离心力及内摩擦力的共同作用下形成复杂的水流现象,使弯道处水流状态极为复杂,主要表现在水面横比降、横向环流、流速重分布和由于以上种种原因而引起的弯道进口壅水现象。由于横向环流的存在,使弯道水流形成三维的螺旋流。在弯道上建闸时,复杂的水流状态一方面会使过闸流态紊乱,影响水闸过流能力。另一方面会导致水闸上下游的冲刷或淤积,严重的冲刷甚至会威胁闸室的稳定安全。所以闸址的位置选择、闸室的布置以及上下游连接建筑物的布置甚至包括上下游河道的必要疏浚,对保证水闸的过流能力以及安全运行都会产生很大影响。
本文结合水工模型试验,对刘家道口节制闸的各种设计方案的过流能力、水流流态进行了分析比较研究,得出水闸的过流能力、过闸流态与闸致位置、闸室的布置以及上游河道的疏浚之间的关系。得出结论:(1)原36孔设计方案过流能力满足设计要求。(2)上下闸址方案的流态基本相似,流速分布基本相同。(3)原设计方案在设计和校核工况下,节制闸闸前流速分布不均匀,流态不好。右岸有4~5孔闸不过流,伴有回流区。(4)为改善节制闸前弯道进流条件,进而改善闸前流态,在原有设计的基础上,盛口切滩右扩32m。增大切滩后,流态明显改善,闸前流速分布较均匀。