【摘要】：近年來,在我國西南高山峽谷地區(qū),修建了一大批高水頭、大泄量、高泄洪功率的超高壩工程,隨之暴露了一系列問題,例如,樞紐上游蓄水造成兩岸地質滑坡問題、樞紐下游嚴重霧化引起下游河道邊坡穩(wěn)定問題及下游河道嚴重的局部沖刷及沿程沖刷問題等。因此,根據(jù)具體工程位置及特點,合理設計泄洪建筑物布置、優(yōu)化泄洪建筑物體型,對于保障樞紐工程安全運行和正常效益發(fā)揮具有非常重要的意義。本文以“引漢濟渭”工程調蓄中樞工程——三河口水利樞紐為研究對象,通過物理模型試驗,對原設計方案及推薦方案泄水建筑物水力特性進行了試驗研究;并采用RNG k-?紊流模型和VOF模型對泄洪底孔窄縫挑坎的水力特性及中表孔泄流水墊塘底板脈動壓力進行了三維數(shù)值模擬,取得以下主要研究成果:(1)原方案表、底孔泄流能力滿足設計要求;表孔水舌橫向擴散充分,底孔水舌縱向拉開良好;中孔水舌落點最遠,水舌呈單層橫向擴散;左右表孔水舌挑距略小,水舌呈前后兩層擴散。原設計方案存在的主要問題:兩底孔水舌末端落點較近,沒有完全分開;左表孔及中表孔水舌時常砸到水墊塘邊坡;校核水位時,局部水墊塘底板承受的沖擊壓力超過了15×9.8k Pa的要求;閘門啟閉瞬間,左表孔泄流齒坎右邊角時有滴水砸落到底孔閘房。(2)推薦方案較好的解決了原方案存在的問題,但因左右表孔水舌落點有些交叉,導致底板局部脈動壓力強度較大。在表孔水舌已充分擴散的情況下,提出了增加下游水墊深度以減小水墊塘底板脈動壓力強度的建議及實施方案。(3)模擬得到的泄洪底孔窄縫挑坎射流水舌挑距、縱向入水長度、最高點高程及洞身段壓力值均與模型試驗實測值吻合良好。(4)模擬得到的脈動壓力時均值、脈動壓力強度、概率密度分布和功率譜密度與物理模型試驗結果吻合較好,說明采用數(shù)值模擬方法研究水墊塘底板脈動壓力是可行的。
[Abstract]:In recent years, a large number of super-high dam projects with high water head, large discharge capacity and high flood discharge power have been built in the mountainous canyon area of southwest China, which has exposed a series of problems, such as the problem of geological landslide along the banks caused by water storage in the upper reaches of the hub. The serious atomization in the downstream of the hub will cause the slope stability of the downstream channel and the serious local scour and scour along the downstream channel. Therefore, according to the specific project location and characteristics, reasonable design of flood discharge building layout, optimization of flood discharge building shape, to ensure the safe operation of the hub project and normal benefit play a very important significance. In this paper, the hydraulic characteristics of the original design scheme and the recommended scheme of the drainage structure are studied through physical model test, taking Sanhekou water conservancy project, a central project of the diversion of Han Jiwei project, as the research object, and the RNG k-? The turbulent model and VOF model are used to simulate the hydraulic characteristics of the narrow slit and the fluctuating pressure of the bottom plate of the middle surface hole. The main research results are as follows: (1) the original scheme table and the discharge capacity of the bottom hole meet the design requirements; The horizontal diffusion of the water tongue in the surface hole is sufficient and the water tongue in the bottom hole is well pulled out in the longitudinal direction; the water tongue in the middle hole falls farthest, and the water tongue diffuses in a single layer, and the distance between the water tongue of the left and right surface holes is slightly small, and the water tongue is diffused in the front and rear layers. The main problems existing in the original design scheme are: the end point of the water tongue of the two bottom holes is near and it is not completely separated; the left surface hole and the middle surface hole water tongue often hit the water cushion pond slope; when checking the water level, The impact pressure on the bottom plate of the local water cushion pond exceeds the requirement of 15 脳 9.8kPa, and at the moment of the gate opening and closing, there is a drop of water at the right corner of the left surface hole to the right of the drain hole. (2) the recommended scheme solves the problems of the original scheme. However, the local pulsating pressure intensity of the bottom plate is larger because of the crossing of the water tongue on the left and right surface holes. Under the condition that the water tongue of the surface hole has been fully diffused, the suggestion and implementation scheme of increasing the depth of the downstream water cushion to reduce the pulsating pressure intensity of the bottom plate of the water cushion pond are put forward. (3) the narrow slit of the bottom hole of the flood spillway, the length of the longitudinal inlet water, is obtained by simulation. (4) the simulated mean value of pulsating pressure, the intensity of pulsating pressure, the distribution of probability density and power spectrum density are in good agreement with the results of physical model test. It is feasible to use numerical simulation method to study the fluctuating pressure of the bottom plate of water cushion pond.
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TV135.2

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本文編號：2128440