跌坎消力池水動力荷載研究.pdf

1、近年來,隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展,人們的環(huán)保意識和對生態(tài)環(huán)境的要求也隨之提高,水電工程建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響成為工程可行性的制約條件之一。人們對水電工程建設(shè)的認識和關(guān)注發(fā)生了改變,不再是僅僅停留在巨大的經(jīng)濟效益上,而是綜合考慮了項目建設(shè)對生態(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的消能建筑物,其自身的穩(wěn)定性不論對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研究,結(jié)合理論分析、模型試驗和數(shù)值模擬的方法,對跌坎消力池底板的水動力荷載特性進行了研究。主要研究成果及結(jié)論如下:
　　(1)運用動量定理和能量方程,推導(dǎo)出了突擴型跌坎消力池第一臨界水深(發(fā)生面流時的最小下游水深)的理論計算公式?；谀Ｐ驮囼炁c數(shù)值計算,得出跌坎消力池流態(tài)演變的第一、第二臨界水深經(jīng)驗計算公式,可以用來評估類似工程的流態(tài)。
　　(2)基于模型試驗和數(shù)值計算,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;研究了躍首流速、跌坎高度、入池能量、入池角度對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)驗公式。
　　(3)基于模型試驗實測的傳統(tǒng)消力池與跌坎消力池中的動水壓強,分析得出了跌坎消力池較傳統(tǒng)消力池脈動壓強顯著降低的指標;分析了脈動強度、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

4、估算消力池底板最大脈動壓強的經(jīng)驗公式。
　　(4)基于模型試驗成果,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、開孔率對底板上舉力的影響,得出了最大上舉力的預(yù)報經(jīng)驗公式;研究了陡槽末端水躍區(qū)底板的上舉力以及錯臺對其的影響,得出了錯臺對上舉力影響的指標。
　　(5)經(jīng)過一系列不同跌坎體型的消力池水動力學(xué)試驗,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、脈動壓強、上舉力