【摘要】：高拱壩工程一般具有“高水頭、大泄量、窄河谷、水流向心集中”等特點,泄洪消能布置十分重要且復(fù)雜,挑跌流水墊塘是一種采用較為普遍且經(jīng)濟的壩身泄洪消能布置形式,其水力特性及安全穩(wěn)定性尚需要進(jìn)行深入研究。本文在整理分析前人研究成果的基礎(chǔ)上,以某高拱壩工程水墊塘為研究對象,結(jié)合國家重點研發(fā)計劃項目(樞紐泄洪運行安全實時調(diào)控技術(shù)2016YFC0401904)課題內(nèi)容,采用水工整體模型試驗及數(shù)值模擬計算研究手段,通過泄水建筑物結(jié)構(gòu)型式調(diào)整、水流條件變化等對壩身泄洪消能問題重點是水墊塘的水力特性響應(yīng)及安全穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容及成果有:(1)研究了不同中孔挑角組合工況(-5°,0°,5°,10°)碰撞消能的水墊塘水力特性,確定了挑跌流碰撞消能水舌碰撞交匯夾角α、碰撞疊加比γ、入水面積A與底板沖擊壓力ΔP_m的相關(guān)關(guān)系:隨著中孔挑角的增大,表孔水舌與中孔水舌碰撞點位置向上游偏移,水舌碰撞點高程抬升;適當(dāng)增大中孔挑角,可以增大水舌碰撞交匯夾角α,保證一定的空中碰撞消能率,而減小碰撞疊加比γ,可以分散水流,擴大入水面積A,減輕水墊塘底板沖擊壓力ΔP_m。(2)研究了不同表孔體型(邊表孔均采用等寬式,中表孔分別采用擴散坎、寬尾墩、舌形坎、燕尾坎等形式)碰撞消能的水墊塘水力特性響應(yīng)關(guān)系,分析了結(jié)構(gòu)型式的改變對底板沖擊壓力ΔP_(m底)、邊墻沖擊壓力ΔP_(m邊)和二道壩沖擊壓力ΔP_(m壩)三者之間的影響,水墊塘整體安全穩(wěn)定應(yīng)同時權(quán)衡水墊塘底板、邊墻及二道壩等水力特性,燕尾坎-20°方案相對而言效果較好。(3)基于邊表孔出口等寬式+中表孔燕尾-20°+中孔挑角(0°-10°-10°-0°)的相對較優(yōu)方案,對水墊塘安全穩(wěn)定控制指標(biāo)(單位水體消能率、脈動壓力均方根、最大沖擊壓力、壓力梯度等)進(jìn)行了初步分析,同時比較了水流條件改變對底板動水壓力沖擊區(qū)范圍及壓力梯度變化的影響并分析了其基本規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：長江科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TV653;TV135.2

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本文編號：2728910