下载文档原格式
变缝宽异型构造底板脉动压力特性试验作者：马斌李浩韡马永磊张涛来源：《南水北调与水利科技》2016年第04期摘要：在水利工程中，水垫塘是大坝的重要安全防护设施之一，在高速水流冲击下，水垫塘的安全与稳定关系到大坝能否正常运行。
以某消力塘水工模型试验为背景，结合模型试验结果，对比分析了不同缝隙宽度对底板下表面脉动压力特性的影响。
研究表明：在水跃稳定区，带键槽底板下表面的脉动压强系数会随着键槽间的缝隙宽度的增大而增大，带键槽底板概率密度分布图的正态性较好；当键槽缝隙宽度增大时，带键槽底板可能产生的最大脉动上举力有所减小；对于相同测点，键槽缝隙宽度越大，下表面缝隙涡旋的平均尺度和脉动压力空间积分尺度都越大；随着键槽缝隙宽度变小，带键槽底板下表面的脉动能量更加集中于低频。
关键词：水利水电工程；水垫塘；键槽；模型试验；脉动压力中图分类号：TV653 文献标志码：A 文章编号：1672-1683（2016）04-0123-06Abstract：In hydraulic engineering，the plunge pool is the key to the safety of protecting structure.It affects whether the dam can operate safely or not under impact of high-speed water flow.Based on a plunge pool hydraulic model test and its results，this paper discussed the characteristics of fluctuating pressure acting on the under-surface of the slab with different gap widths.The analysis results showed that in the stable hydraulic jump area，the fluctuating pressure intensity coefficient of slab with keyway increased with the increase of the gap width between slot plates.The probability density distribution was in accordance with the normal distribution.When the gap width increased，the maximum fluctuating uplift force decreased.At the same point，the greater the gap width was，the greater the average eddy scale and spatial integral scale were.With the decrease of the gap width，the pressure fluctuation energy of slab was concentrated more on low frequency section.Key words：hydraulic and hydroelectric engineering；plunge pool；keyway；model test；fluctuating pressure随着我国水利事业飞速发展，一大批高坝正在兴建，高水头、大流量、窄河谷的特点导致了泄洪消能安全问题更加引人关注，许多水利工程泄洪消能建筑物都或多或少的受到冲击破坏。
基金项目作者简介湖南安乡人博士主要从事水力学及河流动力学研究溢流孔分流齿坎对水舌形状及水垫塘底板冲击压力的影响万五一水利水电工程系北京摘要对采测量了单孔泄洪时齿坎对水舌形状和落水区域的影响并研究了表孔和深孔联合泄洪时不同分流齿坎设置方案对水舌空中碰撞效果及水垫塘试验结果表明采用中间表孔设置齿坎和边侧表孔不设置齿坎的整体布置形式可以提高碰撞消能效果关键词分流齿坎表孔中孔消能泄洪研究背景对于这种泄洪消能的布置如何充分利用水舌的碰撞消能许多学者就泄洪水舌形崔广涛等跌落水舌对河床或岸坡破坏的主要孙建等刁明军等杨家卫等玉芝对二滩水电站表孔采用俯角坝面加分流齿坎的布置进行研究还有许多学者对构皮滩湾溪洛渡对于大型拱坝的坝身表孔泄洪在表孔出口设置分流齿坎可以改变水舌的形状和落水范围其中大差动俯角坎对水舌空中碰撞效果以及水垫塘底板冲击压力的影响分流齿坎的基本布置形式分流齿坎在表孔布置中的相对位置如图所示分流如图间表孔的中间它使出口形成图溢流表孔上的分流齿坎图分流齿的常见布置形式如果齿坎设单孔泄洪试验不同分流齿坎形式对水舌形状及落水区域分布影响的模型试验结果如图图不同齿坎布置的水舌落水形状与相对位置表孔设置分流齿坎后有齿坎的部位水流上挑坎上水深变挑齿坎布置的水舌落水区域的形状如图有齿坎的部位水舌上挑无齿坎的中间形成一道较深水舌中间的纵向分布中间双齿坎布置的水舌落水区域的形状如图扩散因此可能在齿坎迎水面与表孔溢流面相交处发生空化现多孔联合泄洪试验联无齿坎情况水舌落水区域与碰撞特性联合泄洪的水舌空通过对表孔和深所示图中至至水舌落水范围示意与深孔相比角可以错开为保证水舌归槽良好相邻水舌通常叠如图此同时泄洪时表孔和深孔的水舌在空中碰撞不同齿坎方案对比性试验测试在高坝坝身泄洪表孔布置齿坎其主要目的是扩散水流改善泄既有可能减小水垫塘底板的冲击压力为了分析不同分流齿坎的布置形式对水舌碰撞和水垫塘底板冲击压无齿坎双中齿坎无齿坎三外侧边齿坎双边齿坎外侧边齿坎四无齿坎双边齿坎无齿坎五无齿坎无齿坎无齿坎联合泄洪水舌交叉碰撞特性表孔不设置齿坎时表孔水舌与深孔水舌碰撞位如果只对部分表孔设置分流齿坎距较远的深孔水舌与挑距较远的表孔水舌碰撞而去掉表孔边孔的齿坎时联合泄洪水垫塘底板冲击压力测试对以上种方案联合泄洪的水垫塘底板受到的冲击压力表在初始方案的基础上优化前后的水垫塘底板最大脉动压力过程分别如图和图由图方案优化后的水垫塘底板的冲击压力分布如图上游水位?方案一方案二方案三方案四方案五试验结果对比分析以上变化规律是各方案的共同之处除尽管和去掉齿坎可以使水舌与深孔碰撞图水垫塘底板冲击压力分布本试验方案一过将水舌分成溢流表孔采用中间齿坎的形式可能更有从水垫塘的落水区域来看孔去掉齿坎后并且直接与边侧深孔水舌充分碰撞这样有可能使边侧水舌的落水远离最大冲击点并且使碰撞后的整体落水范围在纵向更进一步扩散从而减小水垫塘底板承受的最大结论在水力学模型中研究了分流齿坎对水舌形状和水垫塘底板冲击压力的影响包括单孔水舌泄洪和试验结果表明增加水舌增大碰撞后的纵向落水范围参考文献梁兴蓉孙建马麟秦玉芝黄国兵肖白云周钟。
挑跌流水垫塘透水底板水动力特性试验研究
许翔;杨敏
【期刊名称】《水利水运工程学报》
【年(卷),期】2012(000)002
【摘要】结合具体工程模型试验,研究了水垫塘透水底板不同开孔率对上举力的影响.结果表明:在采用透水底板这一新型消能方式减小底板上举力的情况下,不同的开孔率对水垫塘不同位置的底板上举力会产生影响,同时还分析研究了脉动压力空间积分尺度与水垫塘底板上举力的关系,并根据试验的实测数据提出了本工程上举力的预测公式文中所阐述的透水孔开孔率对不同位置底板上举力的影响趋势,可为同类工程中透水底板的设计与施工提供一定的参考.
【总页数】6页(P15-20)
【作者】许翔;杨敏
【作者单位】天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072
【正文语种】中文
【中图分类】TV135.2
【相关文献】
1.高拱坝挑跌流泄洪消能水垫塘底板稳定性研究 [J], 张建民;杨永全;戴光清
2.拱坝挑流坎的优化与水垫塘底板压强研究 [J], 洪新;刘亚坤;倪汉根
3.挑跌流消能防护形式中的水垫塘体型优化探索 [J], 严涛;王兴建;刘廷海;刘辉
4.高拱坝挑跌流非碰撞水垫塘消能形式研究 [J], 刘沛清;许唯临
5.挑跌流护底或不护底水垫塘控制标准研究 [J], 王继敏;郭航忠;崔广涛;彭新民;杨敏
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
消力池或水垫塘底板稳定性设计与防护
刘沛清
【期刊名称】《水力发电》
【年(卷),期】2001(000)010
【摘要】以往在消力池或水垫塘底板的稳定性设计中,很少注意板块上脉动荷载的作用.近年来,由大多数底板块失事工程事故分析表明,脉动压力在底板块的破坏过程中是一个不可忽视的要素,有些工程甚至起决定作用.因此,板块的稳定性设计必须考虑脉动荷载的作用,特别是对于中、高水头工程.为此,对考虑脉动荷载的板块稳定性设计方法进行了详细的分析,提出了不同工况下的计算公式,并对增强板块稳定性的各种必要措施进行了讨论,以望供设计部门参考.
【总页数】3页(P53-55)
【作者】刘沛清
【作者单位】北京航空航天大学,
【正文语种】中文
【中图分类】TV653.1
【相关文献】
1.反拱水垫塘与平底水垫塘底板稳定性诸方面之比较 [J], 孙建;陈长植
2.高坝泄洪水垫塘底板防护安全研究 [J], 高星江
3.水坝水垫塘底板块稳定性设计与施工 [J], 刘晓燕
4.消力池底板块的失稳破坏机理及其防护措施 [J], 刘沛清;刘心;李福田
5.高拱坝下游水垫塘底板块稳定性设计 [J], 刘沛清
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
谷幅变形对白鹤滩水电站反拱底板水垫塘应力状态的影响分析李琪;徐建荣;赵兰浩
【期刊名称】《水资源与水工程学报》
【年(卷),期】2022(33)4
【摘要】目前,国内外一些高拱坝工程在蓄水后已有谷幅变形的现象产生,谷幅变形不但影响拱坝性态变化,已有实例还表明其可能影响到下游消能建筑物的正常运行。
为分析谷幅变形对白鹤滩水电站消能建筑物运行状态的影响,运用边界位移法进行
有限元分析,模拟不同谷幅变形量作用下反拱底板水垫塘无水检修工况及正常运行
工况的应力状态,分析弹性结构缝的不同布置方式对水垫塘在谷幅变形作用下应力
状态的影响。
结果表明:随着谷幅变形量的增加,水垫塘的应力也不断增大;当水垫塘顶部的谷幅变形量不大于50 mm时,无缝结构水垫塘的安全是可控的,且蓄水可以
减小谷幅变形对水垫塘结构不利应力的影响,设置弹性结构缝可能会增大其不利应力。
【总页数】7页(P178-184)
【作者】李琪;徐建荣;赵兰浩
【作者单位】河海大学水利水电学院;中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TV223.21;TV741
【相关文献】
1.反拱水垫塘与平底水垫塘底板稳定性诸方面之比较
2.反拱水垫塘拱圈多底板块振动特性的理论分析和试验研究
3.反拱水垫塘单底板块振动特性的理论分析与试验研究
4.反拱水垫塘与平底水垫塘底板稳定性的比较
5.白鹤滩水电站施工期谷幅变形监测分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
不同掺气浓度对水垫塘底板荷载影响
近年来,我国的水利水电工程建设取得飞速的发展,水利工程的规模一次次
的刷新记录,所建设的大坝具有高水头、大流量、窄河谷的泄洪消能特点,水垫塘作为近坝消能的主要形式,其自身在高速水流冲击下的安全性与稳定性,是水垫
塘实现消能、防冲的关键性所在。
对此,国内外许多学者从工程水力学的理论分析和模型试验方面对水垫塘塘内水动力荷载进行了大量的研究,但是对掺气条件下水垫塘底板的荷载变化情况却研究较少,在高速水流中,掺气减蚀是一种早已
被验证,行之有效的减免泄槽空蚀破坏的手段,对高速水流掺气,可以有效的改善负压对泄水建筑物的破坏作用,但掺气浓度对底板壁面脉动压强的影响研究较少。
本文以水工模型试验为主,结合理论分析方法,采用数理统计手段,分析掺气浓度对水垫塘底板荷载作用影响。
主要研究成果如下:(1)引用紊动冲击射流研究成果,详细的分析了水垫塘内的水流流态特征,并对冲击射流和淹没水跃的典型
混合流态进行横向、纵向、水平向水流结构分区。
(2)利用数理统计手段,对压力传感器采集的随机数据进行了分析,研究脉动压强的幅值特性、概率密度分布特性、频谱特性。
(3)研究了在泄槽段增设掺气坎,对水垫塘塘内水体掺气浓度的影响,分析其沿程变化规律和沿水深的变化规律。
(4)详细的研究了不同工况下,分别以入塘流量、塘内水垫深度、掺气浓度为因变量下,脉动压强的幅值、概率密度分布、频谱特性变化情况,归纳其变化规律。
跌坎型底流消能工冲击区时均动水压强分布与抗冲磨强度确定吴智源;张建蓉;崔召;徐庶伟
【期刊名称】《南水北调与水利科技》
【年(卷),期】2015(013)006
【摘要】在跌坎型底流消能工消力池内水流流态分区的基础上,根据自由紊动射流理论,得出不同入射角度下冲击区时均动水压强半经验公式.利用冲击区底板时均动水压强分布图,在角度和流量不变的工况下,跌坎的变化对底板时均动水压强的影响,以及角度跌坎不变的工况下,流量的变化对底板时均动水压强的影响,显示出冲击区最易遭受冲磨与破坏的区域.以某水库工程为例,由实测数据推求经验公式相关参数,验证经验公式的可行性,进一步结合临底流速求出消力池底板混凝土抗冲磨强度分布图,对底板分区,为合理确定消力池底板混凝土强度等级提供参考.
【总页数】6页(P1118-1123)
【作者】吴智源;张建蓉;崔召;徐庶伟
【作者单位】昆明理工大学电力工程学院,昆明650500;昆明理工大学冶金与能源工程学院,昆明650500;昆明理工大学电力工程学院,昆明650500;昆明理工大学电力工程学院,昆明650500
【正文语种】中文
【中图分类】TV653
【相关文献】
1.跌坎型底流消能工跌坎深度在工程优化设计中的应用 [J], 杨宇;张家明;陈维亮
2.跌坎型底流消能工的跌坎最小深度研究 [J], 崔召;张建蓉;张强
3.跌坎型底流消能工冲击区时均动水压强计算与试验 [J], 田野;王海军;林赛;蒋霖波
4.跌坎式底流消能工跌坎深度确定及工程应用 [J], 曾园园;赵伟;许鑫鑫;王海军
5.跌坎深度对跌坎型底流消能工水力特性影响的数值模拟分析 [J], 郑雪;付腾吉;张闻辉;钟志镭
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
