異形構(gòu)造水墊塘底板縫隙水流脈動(dòng)壓力傳播特性研究.pdf

1、我國(guó)水能可開(kāi)發(fā)量和建設(shè)規(guī)模均居世界首位。這些工程在泄洪消能的過(guò)程中水頭高，流量大，故高壩泄洪消能防護(hù)安全問(wèn)題十分突出。為了達(dá)到消能和防沖的目的，通常使用混凝土保護(hù)高壩下游處的河床，并在高壩下游合適處構(gòu)筑二道壩，形成消能防沖建筑物的一部分──水墊塘。
　　由于高速水流及其產(chǎn)生的縫隙流的復(fù)雜性，高壩消力塘防護(hù)結(jié)構(gòu)的安全一直是水利工程安全領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。其中對(duì)防護(hù)結(jié)構(gòu)體型進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到增加抗失穩(wěn)能力的目的，是提高泄流結(jié)構(gòu)安全的方法

2、之一。正是基于優(yōu)化設(shè)計(jì)出發(fā)，相繼提出了平底板，反拱形底板，透水底板和帶鍵槽底板等型式。本文提出一種異形結(jié)構(gòu)水墊塘底板，即底板帶鍵槽加透水孔結(jié)構(gòu)型式，以向家壩水墊塘模型試驗(yàn)為背景，基于模型試驗(yàn)結(jié)果，利用多種信號(hào)處理技術(shù)，研究了異形構(gòu)造底板縫隙處水流脈動(dòng)壓力特性，研究的主要內(nèi)容及研究成果為：
　　(1)單板塊情況下增設(shè)鍵槽對(duì)底板脈動(dòng)壓力傳播特性的研究。結(jié)合向家壩水墊塘物理模型試驗(yàn)成果，分析了向家壩水墊塘底板增設(shè)鍵槽前后對(duì)底板上下表面以

3、及垂直縫隙處脈動(dòng)壓力大小、分布規(guī)律，以及脈動(dòng)壓力的頻域特性和相關(guān)特性。結(jié)果表明：帶鍵槽底板可能產(chǎn)生的最大脈動(dòng)上舉力要比不帶鍵槽?。辉鲈O(shè)鍵槽后下表面空間和時(shí)間積分尺度增大，增大了渦旋的持有性，加強(qiáng)了板塊間的聯(lián)系，從紊流角度分析出板塊鍵槽的增設(shè)有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
　　(2)止水縫隙寬度對(duì)脈動(dòng)壓力傳播的影響研究。在保證底板與基巖縫隙不變的情況下，改變板塊間的止水縫隙，研究止水縫隙的改變對(duì)縫隙內(nèi)水流脈動(dòng)壓力的影響。結(jié)果表明：隨著止水縫隙

4、的增大，產(chǎn)生的脈動(dòng)上舉力減小，有利于板塊的穩(wěn)定性；隨著止水縫隙的減小，主頻向低頻移動(dòng)，優(yōu)勢(shì)頻帶變窄，集中在0.1Hz以下。
　　(3)底板縫隙寬度對(duì)脈動(dòng)壓力傳播的影響。在保證底板與底板止水縫隙不變的情況下，改變底板與基巖縫隙，研究底板與基巖縫隙的改變對(duì)縫隙內(nèi)水流脈動(dòng)壓力的影響。結(jié)果表明：隨著縫隙厚度的增大，下表面測(cè)點(diǎn)均方差呈減小趨勢(shì)；下表面測(cè)點(diǎn)的時(shí)間積分尺度也隨之增大，渦旋的持有率增加。
　　(4)異形構(gòu)造底板穩(wěn)定性研究。在