跌坎消力池水動(dòng)力荷載研究.pdf

1、近年來(lái),隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們的環(huán)保意識(shí)和對(duì)生態(tài)環(huán)境的要求也隨之提高,水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響成為工程可行性的制約條件之一。人們對(duì)水電工程建設(shè)的認(rèn)識(shí)和關(guān)注發(fā)生了改變,不再是僅僅停留在巨大的經(jīng)濟(jì)效益上,而是綜合考慮了項(xiàng)目建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。在此基礎(chǔ)上,提出了一種應(yīng)用于高水頭、大單寬流量工程的新型的消能工——跌坎消力池。跌坎消力池作為高壩泄洪時(shí)的消能建筑物,其自身的穩(wěn)定性不論對(duì)消能防沖還是整體水工結(jié)構(gòu)的安全都具有重大意義。本文基

2、于某水電站溢洪道消力池的模型試驗(yàn)研究,結(jié)合理論分析、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法,對(duì)跌坎消力池底板的水動(dòng)力荷載特性進(jìn)行了研究。主要研究成果及結(jié)論如下:
　　(1)運(yùn)用動(dòng)量定理和能量方程,推導(dǎo)出了突擴(kuò)型跌坎消力池第一臨界水深(發(fā)生面流時(shí)的最小下游水深)的理論計(jì)算公式?；谀Ｐ驮囼?yàn)與數(shù)值計(jì)算,得出跌坎消力池流態(tài)演變的第一、第二臨界水深經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式,可以用來(lái)評(píng)估類似工程的流態(tài)。
　　(2)基于模型試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算,分析比較了跌坎消力池與

3、傳統(tǒng)消力池的臨底流速分布以及最大流速分布特性,得出了跌坎型消力池最大臨底流速較傳統(tǒng)消力池顯著降低的指標(biāo);研究了躍首流速、跌坎高度、入池能量、入池角度對(duì)跌坎消力池最大臨底流速的影響,得出了跌坎消力池最大臨底流速與跌坎高度、入池能量的經(jīng)驗(yàn)公式。
　　(3)基于模型試驗(yàn)實(shí)測(cè)的傳統(tǒng)消力池與跌坎消力池中的動(dòng)水壓強(qiáng),分析得出了跌坎消力池較傳統(tǒng)消力池脈動(dòng)壓強(qiáng)顯著降低的指標(biāo);分析了脈動(dòng)強(qiáng)度、空間積分尺度、概率密度以及頻譜特性;得出了跌坎高度變化時(shí)

4、估算消力池底板最大脈動(dòng)壓強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)公式。
　　(4)基于模型試驗(yàn)成果,研究了傳統(tǒng)消力池和跌坎消力池板塊所受上舉力,分析了跌坎高度、板塊尺寸、開孔率對(duì)底板上舉力的影響,得出了最大上舉力的預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)公式;研究了陡槽末端水躍區(qū)底板的上舉力以及錯(cuò)臺(tái)對(duì)其的影響,得出了錯(cuò)臺(tái)對(duì)上舉力影響的指標(biāo)。
　　(5)經(jīng)過(guò)一系列不同跌坎體型的消力池水動(dòng)力學(xué)試驗(yàn),為梨園水電站工程優(yōu)化出了一種結(jié)構(gòu)較優(yōu)的跌坎消力池體型,降低了消力池里臨底流速、脈動(dòng)壓強(qiáng)、上舉力