臺(tái)階式泄水建筑物水力特性試驗(yàn)研究.pdf

1、臺(tái)階式泄水建筑物作為一種新型結(jié)構(gòu)，在水利工程、城市景觀設(shè)計(jì)、河流防沙、魚(yú)道工程等領(lǐng)域受到世界各國(guó)同行的重視，但是其屬于水氣兩相流動(dòng)，加之邊界條件復(fù)雜，至今還有許多水力特性尚未弄清楚，本研究對(duì)臺(tái)階式泄水建筑物的水力特性進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，得到如下研究成果： 1作者首次分析了臺(tái)階式泄水建筑物在跌落水流和過(guò)渡水流條件下，產(chǎn)生挑射水流的機(jī)理、挑射水流的范圍以及和臺(tái)階高度及泄槽坡度的關(guān)系，探討了減小和消除挑射水流的辦法和途徑，提出了形成

2、挑射水流的最大和最小界限的經(jīng)驗(yàn)性公式。 2作者對(duì)臺(tái)階式泄水建筑物的流況進(jìn)行了分類，提出了跌落水流、過(guò)渡水流和滑行水流的界限，這在國(guó)內(nèi)尚屬首次。 3臺(tái)階式泄水建筑物(泄槽坡度θ=5.7°～60°)在各流況條件下，臺(tái)階段的消能率與泄槽坡度、來(lái)流量成反比、與相對(duì)壩高成正比。提出了計(jì)算躍前斷面和躍后斷面消能率經(jīng)驗(yàn)公式，該公式考慮了躍前斷面流線彎曲使消力池地板壓力增大的影響。當(dāng)泄水建筑物高度和坡度一定時(shí)，臺(tái)階個(gè)數(shù)不影響消能率大小。

3、隨泄槽坡度增加水躍段的消能率增大。 4首次對(duì)作用在臺(tái)階式泄水建筑物(泄槽坡度θ=40°～60°)臺(tái)階豎直面和水平面上的時(shí)均壓強(qiáng)、最大瞬時(shí)壓強(qiáng)、最小瞬時(shí)壓強(qiáng)和脈動(dòng)壓強(qiáng)強(qiáng)度進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，最大負(fù)壓出現(xiàn)在臺(tái)階豎直面項(xiàng)部范圍，最大正壓出現(xiàn)在臺(tái)階水平面水股沖擊點(diǎn)附近，臺(tái)階水平面上的壓強(qiáng)大于臺(tái)階豎直面上的壓強(qiáng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在自摻氣條件下，作用在臺(tái)階面上的最小負(fù)壓和最大正壓，都在混凝土的允許范圍之內(nèi)。 5臺(tái)階式泄水建筑物在自摻

4、氣條件下，初始摻氣位置隨流量增加向下游移動(dòng)。所提出的摻氣位置經(jīng)驗(yàn)公式比較合理，與前人的研究結(jié)果很接近。 6在臺(tái)階式泄水建筑物泄槽坡度為40°～60°條件下，首次對(duì)臨界水躍長(zhǎng)度與堰上臨界水深、躍后水深、躍前斷面壓力的關(guān)系作了研究，分別提出了經(jīng)驗(yàn)公式，并與光面泄槽水躍長(zhǎng)度經(jīng)驗(yàn)公式做了比較。研究了自由出流和形成臨界水躍時(shí)，消力池水躍段的底板時(shí)均壓力，揭示了水躍段及其下游范圍內(nèi)時(shí)均壓力的變化規(guī)律。 7首次提出了臺(tái)階式景觀設(shè)計(jì)中最