二灘水電站水墊塘底板動力響應特性與安全監(jiān)測指標研究.pdf

1、高壩水墊塘作為防護下游河床的結(jié)構(gòu)，其自身在高速水流沖擊下的安全性是實現(xiàn)消能和防沖目的的關(guān)鍵所在，國內(nèi)外都不乏破壞的實例。近年來，我國擬建和在建的一批具有世界級水平的300m量級高壩，按規(guī)范設計的水墊塘安全儲備不夠，消能安全問題十分突出。關(guān)于水墊塘的研究主要集中在兩個方面，一方面從力學角度出發(fā)，力圖闡明水墊塘底板流固耦合作用的機理，揭示底板穩(wěn)定的條件，從設計上加以指導。另一方面著力構(gòu)建泄水建筑物安全監(jiān)測體系，這方面的研究包含了監(jiān)測體系和監(jiān)

2、測指標的建立兩個層次。本次研究，主要結(jié)合二灘水電站水墊塘底板泄洪振動原型觀測資料，利用多種信號處理技術(shù)對水墊塘底板穩(wěn)定的安全指標進行了系統(tǒng)的研究，提出了一系列的安全監(jiān)測指標。研究的主要內(nèi)容包括： (1)水墊塘底板在高速摻氣水流的沖擊和水墊塘內(nèi)水流渦體產(chǎn)生的脈動壓力下進行隨機振動。在原型觀測的基礎上，對觀測結(jié)果進行了時域、幅域、頻域的分析，闡明了水墊塘底板振動的特征。并在理論上探討了水墊塘內(nèi)脈動壓力的規(guī)律以及水墊塘底板的失穩(wěn)破壞機

3、理，最后建立了水墊塘底板安全監(jiān)測指標體系。 (2)通過對水墊塘底板振動信號時間序列的分析證實了振動信號的分形特性。首先計算了水墊塘底板振動信號的盒維數(shù)與關(guān)聯(lián)維數(shù)，并將其與動力系統(tǒng)相空間中圖形結(jié)構(gòu)的維數(shù)聯(lián)系起來，進而由兩種維數(shù)來確定底板振動的分形穩(wěn)定指標。并應用分形自仿射理論和最新的分形差值方法，對水墊塘振動信號進行了重構(gòu)與預測。 (3)利用小波分析對信號在不同頻段上進行分解，對分解后所得的各頻段信號的能量百分比進行統(tǒng)計分