消力池尾部結(jié)構(gòu)對消能特性及泥沙淤積影響的試驗研究.pdf

1、消能設計是水工建筑物設計重要工作之一，良好的消能設施通過消減消力池內(nèi)水流的動能，一方面防止下游河床受到?jīng)_刷，另一方面還能保護水工建筑物的穩(wěn)定安全。平原地區(qū)的水閘等泄水建筑物，河床及岸坡抗沖刷能力較弱，這些水閘消能方式往往都采用底流式消能，消力池結(jié)構(gòu)多為向下挖深式，通過斜坡段與水平底板相連接。而此種消力池的運行過程中，一般產(chǎn)生折坡水躍或者順坡水躍，合理控制水躍長度和水躍消能效率是該類工程設計工作的重中之重。近年來，許多建于上世紀七、八十年

2、代的泄水建筑物逐漸顯露出各種問題，核心問題主要在消能結(jié)構(gòu)上，消力池結(jié)構(gòu)設計的核心主要是斜坡連接段、底板深度、消力池長度等，而這些結(jié)構(gòu)的計算經(jīng)驗已經(jīng)足夠成熟。除此之外，消力池尾部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部輔助消能工等對水流形態(tài)、紊動強度、沖淤效果具有重要的影響，因此，本文以消能效率和沖砂能力為目標，開展消力池尾部結(jié)構(gòu)對消能特性及泥沙淤積影響的試驗研究，具有一定的理論及實用價值。消力池的消能效果及泥沙沖淤受多重因素的影響，正交試驗設計(Orthogonal

3、experimental design)是研究多因素多水平的一種設計方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗，這些有代表性的點具備了“均勻分散，齊整可比”的特點，正交試驗設計是分析因式設計的主要方法，是一種高效率、快速、經(jīng)濟的實驗設計方法。
　　本文基于國內(nèi)外學者對消力池水力特性及消能試驗研究的基礎，通過理論分析，確定了研究重點為尾坎結(jié)構(gòu)變化對消力池的消能和沖砂效果的影響，以正交試驗設計方法，通過建立水工消力

4、池模型，在不改變消力池整體結(jié)構(gòu)尺寸的基礎上，反復調(diào)整尾檻坡度以及尾檻折坡位置，同時，將流量作為一個因素參與到正交設計中，以消能率和沖砂率為試驗指標，確定正交表L9(34)。試驗完成后，將數(shù)據(jù)整理到正交表內(nèi)，經(jīng)過正交試驗極差分析和方差分析兩種方法，最終得出流量、尾檻坡度、尾檻折坡位置三個因素對于消能率和沖砂率的影響趨勢和影響程度大小。經(jīng)分析得出結(jié)論:當流量越小、尾檻折坡點位置離尾檻越近、尾檻坡度越小時，消能率越大;流量越大、尾坎坡度越大、