我國大型水利樞紐的泄洪消能建筑物具有水頭高、流量大、河谷狹窄、泄流功率巨大的特點,高速水流及其泄洪消能問題十分突出,消能防護成為關(guān)鍵技術(shù)難題之一。隨著二灘等高拱壩的建設(shè)發(fā)展,我國開發(fā)了新的消能技術(shù),采用表中(深)孔和泄流洞分散泄水,壩下設(shè)置水墊塘和二道壩進行防護,較好地解決了高壩泄流消能技術(shù)的難題。但同時,該模式施工工藝繁瑣、施工質(zhì)量直接影響防護效果。那么在下游基巖很好且有一定的下游水深時,則可考慮采用護坡不護底水墊塘。本文結(jié)合阿爾塔什水利樞紐工程,對表中孔泄流條件下護坡不護底水墊塘進行了系統(tǒng)的試驗研究,具體研究工作如下:(1)首先采用了襯砌平底板水墊塘進行了水力特性試驗,得到了不同工況條件下的塘內(nèi)時均壓力、脈動壓力和上舉力的分布,通過脈動壓力與上舉力的分布推測了水墊塘的可能破壞范圍和需要提供的最大錨固力;(2)對本工程底板上舉力的分布特點,對水墊塘體型進行了優(yōu)化,分別采用降低底板、加設(shè)尾坎、降低底板和加設(shè)尾坎相結(jié)合的方式,對底板上舉力分布進行了試驗研究;(3)采用散粒體砂石材料模擬下游水墊塘內(nèi)天然沖料條件,研究了各消能工況下的下游沖刷坑形態(tài)。根據(jù)下游沖坑的形態(tài)和水舌形態(tài)對挑坎形式進行了優(yōu)化,使用斜切導(dǎo)向坎、舌型坎、曲面貼角坎等不同組合進行了沖刷試驗,總結(jié)出了各挑坎變化的沖刷規(guī)律;(4)采用RNG k-ε三維紊流模型對各工況表中孔聯(lián)合泄洪消能水力特性進行了數(shù)值模擬,并與相應(yīng)的試驗值進行對比分析,結(jié)果雖然有一定的差異,但可以作為模型試驗參考,同時能增進對水墊塘內(nèi)復(fù)雜水流流態(tài)及消能機理的理解。利用水力特性的計算結(jié)果,計算了單孔出流下的下游沖坑形態(tài),所得結(jié)果與試驗沖坑體型近似。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TV131.6

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1 王繼敏;王s鉈

本文編號：2825765