我國(guó)的水利事業(yè)建設(shè)取得飛速的發(fā)展,一大批高壩已建成,所建的大壩很多都在70m以上,這些大壩一般具有水頭高、流量大、河谷窄的特點(diǎn),泄水消能顯然已經(jīng)成為建設(shè)工程中的要點(diǎn)。對(duì)于高拱壩,目前大多數(shù)工程把水墊塘作為下游消能的形式。對(duì)于高拱壩的泄水消能研究是將經(jīng)驗(yàn)與理論結(jié)合起來(lái),國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)水墊塘內(nèi)水動(dòng)力荷載做了大量的研究,也得到了比較成熟的成果,而摻氣水流對(duì)水墊塘內(nèi)水動(dòng)力荷載的影響研究的比較少,尤其是多股摻氣射流對(duì)水墊塘底板水動(dòng)力荷載研究的更少。水流摻氣可以有效的減小或者避免空蝕破壞,是一種卓有成效的方法。由于水流摻氣會(huì)造成水墊塘內(nèi)水體水深加大、水體流速變化導(dǎo)致時(shí)均動(dòng)水壓強(qiáng)以及脈動(dòng)壓強(qiáng)變化,而水流脈動(dòng)又是造成水墊塘底板破壞的主要原因。本文通過(guò)物理模型試驗(yàn)與理論結(jié)合的方法,分析多股摻氣水流對(duì)水墊塘底板荷載的作用。主要研究成果如下:（1）分析了水墊塘內(nèi)水體出現(xiàn)的流態(tài),并對(duì)淹沒沖擊射流水流結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分區(qū)。（2）分別研究底孔、中孔、表孔泄水,改變?nèi)胩亮髁繒r(shí)摻氣濃度、時(shí)均動(dòng)水壓強(qiáng)、脈動(dòng)壓強(qiáng)在水墊塘內(nèi)的分布。（3）分別研究底孔+中孔聯(lián)合泄水、底孔+表孔聯(lián)合泄水、中孔+表孔聯(lián)合泄水,改變?nèi)胩亮髁繒r(shí)摻氣濃度... 

【文章來(lái)源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

底流消能示意圖

士學(xué)位論文12水建筑物邊壁的摩擦消能；（2）高速射流在空氣中通過(guò)與空氣的摩擦、擴(kuò)散效能；（3）射流回落到下游尾水坑內(nèi)與周圍水體紊動(dòng)剪切消能。射流的落點(diǎn)位置、沖擊的范圍以及流量的分布可以通過(guò)泄水建筑物末端的鼻坎來(lái)控制，挑流消能對(duì)尾水的變幅適應(yīng)性較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，施工、檢查、維護(hù)也比較方便，工程量較小，建設(shè)成本較低。但是射流落入下游對(duì)河床沖刷嚴(yán)重，堆積物較嚴(yán)重，尾水的波動(dòng)較大，霧化比較嚴(yán)重。挑流消能對(duì)下游河床巖基比較苛刻，適用于各種高中水頭的泄水建筑物，是一種廣泛應(yīng)用的消能工[54]。如圖2.3所示。圖2.3挑流消能示意圖射流經(jīng)鼻坎后，在空中呈拋射運(yùn)動(dòng)，落入到下游水墊中，由于水墊水深的不同射流產(chǎn)生不同程度的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，在射流的周圍形成不同程度的旋滾。射流的主要能量在射流的入水區(qū)域附近消除，由此導(dǎo)致下游沖刷坑形成并且持續(xù)發(fā)展向周圍延伸，直到下游沖刷坑達(dá)到一定的深度后，坑內(nèi)的水深加大，形成一張巨大的水墊，達(dá)到消散水流動(dòng)能的作用，致使河床不被射流繼續(xù)沖刷，從而河床受到保護(hù)。因此，在水利工程設(shè)計(jì)時(shí)射流的挑流射程要得當(dāng)，射流的落點(diǎn)要遠(yuǎn)離建筑物基礎(chǔ)，并使射流挑落到下游的沖刷坑較孝減小鼻坎的空蝕破壞以及射流霧化問題。（3）面流消能面流消能是通過(guò)設(shè)置在泄水建筑物末端的鼻坎，將下泄的高速水流挑至水流表面，主流在表面紊動(dòng)擴(kuò)散，在主流下方形成反向的旋滾，使主流與河床分離。通過(guò)兩部分來(lái)消能：（1）主流在表面的紊動(dòng)旋滾剪切消能。（2）底部的反向旋滾剪切消能。在底部的反向旋滾流速不高，一般不需要加固，但是水流沿著河床流向泄水建筑物的基礎(chǔ)，有可能會(huì)沖蝕泄水建筑物的基矗如圖2.4所示。面流消能適用于中、低水頭的泄水建筑物，且下游尾水比較深，水位變化幅度較小，兩

第二章相關(guān)理論13較遠(yuǎn)的河床下游，影響河床岸坡的穩(wěn)定性、電站的安全運(yùn)行以及航運(yùn)的正常運(yùn)行。圖2.4面流消能（4）消力戽消能消力戽的挑流鼻坎設(shè)置在水下，由于鼻坎隱藏在水下，下泄的水流受到周圍水體的作用不會(huì)形成自由的水舌，主流通過(guò)鼻坎挑射至水體表面，高速的主流在戽內(nèi)強(qiáng)烈紊動(dòng)產(chǎn)生漩滾剪切消耗大量能量，因高速主流在水體的表面，可以減輕水流對(duì)河床的沖刷。消力戽適用于尾水水深較深，且水位變化幅度較小，高速水流在水體的表面，不需要做護(hù)坦，但水面波動(dòng)較大[54]。如圖2.5。圖2.5消力戽消能2.6水墊塘體型及消能在高壩自由挑跌式泄水，目的使壩址不被淘刷、兩岸岸坡不被沖刷、沖坑不再持續(xù)發(fā)展，而在下游開挖河床，使下游水位壅高，形成水墊塘。在水利工程泄水消能中，水墊塘是一種較為普遍的消能工。高壩通過(guò)壩身泄水時(shí)，水頭較高，下泄的水流形成高速水流，具有巨大的動(dòng)能，以一定的角度直接作用在下游河床上，對(duì)河床造成極大的沖擊破壞，如：國(guó)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]區(qū)域水資源的可持續(xù)利用[J]. 古麗·別克木汗.  江西農(nóng)業(yè). 2018(12)
[2]高拱壩水墊塘消能機(jī)理及水力學(xué)參數(shù)研究進(jìn)展[J]. 王英奎,廖仁強(qiáng),江春波.  人民長(zhǎng)江. 2015(08)
[3]形狀對(duì)塊體護(hù)底水墊塘的影響分析[J]. 羅倫,鄧偉,王偉.  甘肅科技. 2014(06)
[4]水墊塘消能在高拱壩工程中的應(yīng)用研究[J]. 王英奎,馬方凱,殷福安.  云南水力發(fā)電. 2013(04)
[5]高壩塊體護(hù)底水墊塘水動(dòng)力特性研究[J]. 王偉,陳和春,高甜,嚴(yán)濤.  水電能源科學(xué). 2012(12)
[6]基于自回歸模型的水流脈動(dòng)壓力頻譜特征研究[J]. 劉昉,練繼建,辜晉德.  水利學(xué)報(bào). 2009(11)
[7]挑坎下游高速摻氣水流的數(shù)值模擬[J]. 張宏偉,劉之平,張東,吳一紅.  水利學(xué)報(bào). 2008(12)
[8]在水能資源管理工作研討會(huì)上的講話[J]. 胡四一.  中國(guó)水能及電氣化. 2008(Z1)
[9]水躍區(qū)水流脈動(dòng)壓力頻譜相似律研究[J]. 練繼建,王繼敏,辜晉德.  科學(xué)通報(bào). 2007(15)
[10]多股水平淹沒射流水力特性的影響因素研究[J]. 李艷玲,華國(guó)春,張建民,楊永全.  水科學(xué)進(jìn)展. 2006(06)

博士論文
[1]跌坎消力池水動(dòng)力荷載研究[D]. 李樹寧.天津大學(xué) 2012
[2]水利樞紐下游水體溶解氧超飽和特性分析及預(yù)測(cè)[D]. 付健.清華大學(xué) 2009
[3]高壩消力塘防護(hù)結(jié)構(gòu)安全問題研究[D]. 王繼敏.天津大學(xué) 2007
[4]泄洪洞高速水流三維數(shù)值模擬[D]. 張曉東.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 2004
[5]高壩消力塘水動(dòng)力特性與防護(hù)結(jié)構(gòu)的安全研究[D]. 楊敏.天津大學(xué) 2003

碩士論文
[1]跌坎型底流消能工射流流速衰減規(guī)律與坎深確定研究[D]. 崔召.昆明理工大學(xué) 2015
[2]變水頭無(wú)壓輸水隧洞水流特性及洞內(nèi)消能研究[D]. 羅毅.大連理工大學(xué) 2014
[3]抽水蓄能電站下庫(kù)放空管出口消能水工模型試驗(yàn)研究[D]. 趙瑞存.浙江大學(xué) 2014
[4]泄洪洞突擴(kuò)突跌摻氣水流特性的數(shù)值模擬研究[D]. 喬梁.昆明理工大學(xué) 2014
[5]水墊塘（消力池）三維紊流的數(shù)值模擬[D]. 孫勝利.天津大學(xué) 2008
[6]水墊塘襯砌結(jié)構(gòu)的破壞模式研究[D]. 劉喜珠.天津大學(xué) 2007
[7]水躍區(qū)水流脈動(dòng)壓力相似律[D]. 辜晉德.天津大學(xué) 2007
[8]白石水庫(kù)溢流壩消能型式研究[D]. 曹剛.河海大學(xué) 2006
[9]淺水墊消力池水力特性研究[D]. 李天翔.四川大學(xué) 2006
[10]反拱形水墊塘襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性研究[D]. 劉鵬.天津大學(xué) 2006



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