消力池尾部結(jié)構(gòu)對(duì)消能特性及泥沙淤積影響的試驗(yàn)研究.pdf

1、消能設(shè)計(jì)是水工建筑物設(shè)計(jì)重要工作之一，良好的消能設(shè)施通過消減消力池內(nèi)水流的動(dòng)能，一方面防止下游河床受到?jīng)_刷，另一方面還能保護(hù)水工建筑物的穩(wěn)定安全。平原地區(qū)的水閘等泄水建筑物，河床及岸坡抗沖刷能力較弱，這些水閘消能方式往往都采用底流式消能，消力池結(jié)構(gòu)多為向下挖深式，通過斜坡段與水平底板相連接。而此種消力池的運(yùn)行過程中，一般產(chǎn)生折坡水躍或者順坡水躍，合理控制水躍長度和水躍消能效率是該類工程設(shè)計(jì)工作的重中之重。近年來，許多建于上世紀(jì)七、八十年

2、代的泄水建筑物逐漸顯露出各種問題，核心問題主要在消能結(jié)構(gòu)上，消力池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心主要是斜坡連接段、底板深度、消力池長度等，而這些結(jié)構(gòu)的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)足夠成熟。除此之外，消力池尾部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部輔助消能工等對(duì)水流形態(tài)、紊動(dòng)強(qiáng)度、沖淤效果具有重要的影響，因此，本文以消能效率和沖砂能力為目標(biāo)，開展消力池尾部結(jié)構(gòu)對(duì)消能特性及泥沙淤積影響的試驗(yàn)研究，具有一定的理論及實(shí)用價(jià)值。消力池的消能效果及泥沙沖淤受多重因素的影響，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(Orthogonal

3、experimental design)是研究多因素多水平的一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是分析因式設(shè)計(jì)的主要方法，是一種高效率、快速、經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。
　　本文基于國內(nèi)外學(xué)者對(duì)消力池水力特性及消能試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)，通過理論分析，確定了研究重點(diǎn)為尾坎結(jié)構(gòu)變化對(duì)消力池的消能和沖砂效果的影響，以正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，通過建立水工消力

4、池模型，在不改變消力池整體結(jié)構(gòu)尺寸的基礎(chǔ)上，反復(fù)調(diào)整尾檻坡度以及尾檻折坡位置，同時(shí)，將流量作為一個(gè)因素參與到正交設(shè)計(jì)中，以消能率和沖砂率為試驗(yàn)指標(biāo)，確定正交表L9(34)。試驗(yàn)完成后，將數(shù)據(jù)整理到正交表內(nèi)，經(jīng)過正交試驗(yàn)極差分析和方差分析兩種方法，最終得出流量、尾檻坡度、尾檻折坡位置三個(gè)因素對(duì)于消能率和沖砂率的影響趨勢(shì)和影響程度大小。經(jīng)分析得出結(jié)論:當(dāng)流量越小、尾檻折坡點(diǎn)位置離尾檻越近、尾檻坡度越小時(shí)，消能率越大;流量越大、尾坎坡度越大、