水闸作为一种低水头建筑物,一般建在平原地区软土地基上,而这些地区一般都会出现地面沉降现象,有的地面沉降较严重,如天津地区、长江三角洲地区。本文研究因地面沉降引起的不同类型水闸水力特性的变化规律。水闸按照功能不同可分为节制闸、进洪闸和防潮闸等;按照闸室结构形式不同可分为胸墙式水闸和开敞式水闸等。以天津地区的水闸为例,本文选取西河节制闸、独流减河进洪闸和海河防潮闸为研究对象,其中西河节制闸结构形式为胸墙式,独流减河进洪闸和海河防潮闸闸室结构形式为开敞式。同时考虑各水闸不同的沉降情况,研究地面沉降对不同类型水闸水力特性的影响。本文采用流体力学计算软件,对实际过闸水流进行三维数值模拟。以西河闸为例,建立西河节制闸三维数学模型,研究了地面沉降因素对节制闸水力特性的影响规律。获得了在不同沉降量时的节制闸闸下流态、流速及流量变化规律。西河节制闸属胸墙式水闸,也反映了地面沉降对胸墙式水闸水力特性影响规律。以独流减河闸为例,建立独流减河进洪闸三维数学模型,研究了地面沉降因素对进洪闸水力特性的影响规律。获得了在不同沉降量时的进洪闸闸下流态、流速及流量变化规律。独流减进洪河闸属开敞式水闸,也反映了地面沉降对开敞式水闸水力特性影响规律。以海河闸为例,建立海河防潮闸三维数学模型,研究地面沉降因素对防潮闸水力特性的影响规律。获得了在不同沉降量时的防潮闸闸下流态、流速及流量变化规律。海河闸也是一种较特殊的开敞式水闸,双向挡水,只有当上游水位大于下游潮水位,闸门才会开启,又由于上游来水量比较少,一般只需开启一定开度。只有当达到设计工况时,才会全开。本文研究的河西节制闸、独流减河进洪闸和海河防潮闸,其闸室结构形式分别属于胸墙式水闸和开敞式,通过对该两类闸室结构形式的水闸水力特性的三维数值模拟,得到了该两类闸室结构形式的水闸水力特性和不同地面沉降影响的变化规律。研究成果对类似水闸工程的安全运行具有参考价值和指导意义。